[发明专利]一种双路白光干涉差动测量装置及方法

权利要求书

1.一种双路白光干涉差动测量装置，其特征在于：包括宽谱光源模块(1)、第一光程调制与解调模块(2)和双路差动光强检测与记录模块(3)；宽谱光源模块(1)提供输入光信号；第一光程调制与解调模块(2)接收输入光信号，利用白光干涉原理及双路差动探测原理，采用构建光程差的方法提供两路白光干涉信号并转换为电信号；双路差动光强检测与记录模块(3)接收两路电信号，经差动探测后得到差动响应信号，根据差动响应信号得到绝对参考位置和测量位置；

所述第一光程调制与解调模块(2)包括光程扫描模块(21)、第一干涉仪(22)、第二干涉仪(23)、光程调制模块(24)、第一差分探测器(224、225)、第二差分探测器(234、235)；

第一干涉仪(22)接收宽谱光源模块(1)提供的部分输入光信号，所述信号经过光程扫描模块(21)后再输入至第一干涉仪(22)，得到一路白光干涉信号I₄；I₄由第一差分探测器(224、225)接收并转换为电信号I_4d；

第二干涉仪(23)接收宽谱光源模块(1)提供的另一部分输入光信号，所述信号经过光程调制模块(24)后再输入至第二干涉仪(23)，得到另一路白光干涉信号I₃，I₃由第二差分探测器(234、235)接收并转换为电信号I_3d；

第一干涉仪(22)包括第一光纤环形器(221)、第二2×2光纤耦合器(222)、第三2×2光纤耦合器(223)和双路差动光程调节模块(228)；

第二干涉仪(23)包括第二光纤环形器(231)、第四2×2光纤耦合器(232)、第五2×2光纤耦合器(233)；

第一光纤环形器(221)接收宽谱光源模块(1)提供的部分输入光信号并传输至光程扫描模块(21)，光程扫描模块(21)输出光信号输入至第二2×2光纤耦合器(222)，其中一部分信号输出至第二2×2光纤耦合器(222)的第一输出端(226)，经过双路差动光程调节模块(228)引入光程差后作为参考信号输出至第三2×2光纤耦合器(223)；另外一部分信号输出至第二2×2光纤耦合器(222)的第二输出端(236)，作为参考信号输出至第五2×2光纤耦合器(233)；

第二光纤环形器(231)接收宽谱光源模块(1)提供的另一部分输入光信号并传输至光程调制模块(24)，光程调制模块(24)输出光信号输入至第四2×2光纤耦合器(232)，其中一部分信号输出至第四2×2光纤耦合器(232)的第一输出端(227)，作为测量信号输出至第三2×2光纤耦合器(223)，另一部分信号输出至第四2×2光纤耦合器(232)的第二输出端(237)，作为测量信号输出至第五2×2光纤耦合器(233)；

第五2×2光纤耦合器(233)输出白光干涉信号I₃，第三2×2光纤耦合器(223)输出白光干涉信号I₄；

所述光程扫描模块(21)包括第一光纤准直透镜(211)和轴向扫描镜(212)；第一光纤准直透镜(211)接收的输入光信号经由轴向扫描镜(212)反射后经由第一光纤准直透镜(211)输出。

2.根据权利要求1所述的一种双路白光干涉差动测量装置，其特征在于：

所述光程调制模块(24)包括第二光纤准直透镜(241)和横向二维扫描台(242)，第二光纤准直透镜(241)接收的输入光信号经由横向二维扫描台(242)反射后经由第二光纤准直透镜(241)输出。

3.根据权利要求1所述的一种双路白光干涉差动测量装置，其特征在于：双路差动光强检测与记录模块(3)包括信号采集与处理单元(31)和计算机(32)；信号采集与处理单元(31)接收两路电信号并传输至计算机(32)，计算机(32)利用双路差动算法得到绝对参考位置和测量位置。

4.根据权利要求1所述的一种双路白光干涉差动测量装置，其特征在于：宽谱光源模块(1)包括宽谱光源(11)和第一2×2光纤耦合器(12)，宽谱光源(11)提供输入光信号通过第一2×2光纤耦合器(12)后分为两部分。