[发明专利]一种基于电光调制边带的精密位移测量方法及装置

说明书

本发明属于精密位移测量技术领域，提供了一种基于电光调制边带的精密位移测量方法及装置，所述方法通过调节电光调制器的边带频率与干涉仪共振，获得干涉仪第一腔长对应的第一自由光谱范围Δν₁，以及第二腔长对应的第二自由光谱范围Δν₂；根据第一自由光谱范围Δν₁和第二自由光谱范围Δν₂计算得到干涉仪的位移ΔL。本发明通过锁定电光调制器的边带频率与干涉仪的自由光谱范围共振，将干涉仪的位移测量转化为微波共振频率的测量，提高位移测量的准确度。

技术领域

本发明涉及精密位移测量技术领域，尤其涉及一种基于电光调制边带的精密位移测量方法及装置。

背景技术

精密位移测量在精密制造、先进传感以及计量等领域都具有重要作用。常用的精密位移测量方法主要基于激光干涉仪方法，通过干涉仪条纹的计数与细分来实现对位移的精密测量。而传统的方法是通过两束激光同时锁定Fabry-Perot(法布里-珀罗谐振腔)干涉仪，复杂度高，且测量精度低。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种基于电光调制边带的精密位移测量方法及装置，主要通过锁定电光调制器的边带频率与干涉仪的自由光谱范围共振，将干涉仪的位移测量转化为微波共振频率的测量，提高位移测量的准确度。

具体的，主要通过以下技术方案来实现：

一种基于电光调制边带的精密位移测量方法，包括以下步骤：

通过调节电光调制器的边带频率与干涉仪共振，获得干涉仪第一腔长对应的第一自由光谱范围Δν₁，以及第二腔长对应的第二自由光谱范围Δν₂；

根据第一自由光谱范围Δν₁和第二自由光谱范围Δν₂计算得到干涉仪的位移ΔL。

优选地，根据第一自由光谱范围Δν₁和第二自由光谱范围Δν₂计算得到干涉仪的位移ΔL，具体包括：

通过下式计算得到干涉仪的位移ΔL：

其中，Δν₁为第一自由光谱范围，Δν₂为第二自由光谱范围，c为真空光速常数，n为折射率。

优选地，调节电光调制器的边带频率与干涉仪共振，具体包括：

电光调制器包括第一电光调制器和第二电光调制器，激光发射器输出的激光光束依次通过第一电光调制器和第二电光调制器后产生频率为ω₁的第一边带和频率为ω₂的第二边带；

光电接收器根据接收的包含第一边带和第二边带的激光光束产生微波信号，所述微波信号包含频率为ω₁的第一微波信号和频率为ω₂的第二微波信号；

频率分处理单元将第一微波信号和第二微波信号进行分离，并将第一微波信号输入给激光频率锁定器，以及将第二微波信号输入给电光边带锁定器；

激光频率锁定器将第三微波信号与第一微波信号进行相位差比较，产生用于锁定激光与干涉仪的误差信号，并将该误差信号反馈给激光发射器；

电光边带锁定器通过输出电压信号调节第四微波信号的频率ω₂与干涉仪共振；

频率计数器记录与干涉仪共振时的第四微波信号的频率ω₂，以便于根据记录的频率获得干涉仪不同腔长对应的自由光谱范围；