[发明专利]二维光栅位移测量装置

权利要求书

1.一种二维光栅位移测量装置，其特征在于，包括：第一激光器系统、第二激光器系统、光束折转系统、二维衍射光栅、第一信号处理系统和第二信号处理系统；

所述第一激光器系统和第二激光器系统用于发出具有频差的正交线偏振光束，所述线偏振光束经过所述光束折转系统被分为八束光束，其中的四束光束经过所述光束折转装置的折射后以Littrow角度入射至所述二维衍射光栅中得到四束衍射光束；所述四束衍射光束分别与另外四束光束分别发生干涉后形成四路干涉信号；

所述第一激光器系统包括：第一双频激光器、第一分光棱镜和第一平面反射镜；

所述第一双频激光器用于发出一束具有频差的正交线偏振光束，所述线偏振光束垂直入射至所述第一分光棱镜中，所述第一分光棱镜将所述线偏振光束分为互相垂直的第一反射光束和第一透射光束；

第二激光器系统包括：第二双频激光器、第二分光棱镜和第三平面反射镜；

第二双频激光器用于发出一束具有一定频差的正交线偏振光束，所述线偏振光束垂直入射至所述第二分光棱镜中，所述第二分光棱镜将所述线偏振光束分为互相垂直的第二反射光束和第二透射光束；

所述光束折转系统包括：

第一偏振分光棱镜；

所述第一反射光束被所述第一偏振分光棱镜分为互相垂直的第一光束和第二光束；

所述第一透射光束经所述第一平面反射镜的反射后垂直入射至所述第一偏振分光棱镜中，所述第一偏振分光棱镜将所述第一透射光束分为互相垂直的第三光束和第四光束；

所述第二反射光束被所述第一偏振分光棱镜分为互相垂直的第五光束和第六光束；

所述第二透射光束经所述第三平面反射镜的反射后垂直入射至所述第一偏振分光棱镜中，所述第一偏振分光棱镜将所述第二透射光束分为互相垂直的第七光束和第八光束；

所述第一信号处理系统和所述第二信号处理系统分别用于对所述四路干涉信号进行处理，实现单次衍射的两倍细分三维位移测量。

2.根据权利要求1所述的二维光栅位移测量装置，其特征在于，

所述光束折转系统用于将所述线偏振光束分为互相垂直的第一光束和第二光束、互相垂直的第三光束和第四光束、互相垂直的第五光束和第六光束、互相垂直的第七光束和第八光束；

所述第一光束和第三光束、第五光束和第七光束经过所述光束折转系统的折射后以Littrow角度入射至所述二维衍射光栅中分别得到第一+1级衍射光束和第一-1级衍射光束、第二+1级衍射光束和第二-1级衍射光束。

3.根据权利要求2所述的二维光栅位移测量装置，其特征在于，

所述第一+1级衍射光束与所述第二光束发生干涉后形成第一路干涉信号；

所述第一-1级衍射光束与所述第四光束发生干涉后形成第二路干涉信号；

所述第二+1级衍射光束与所述第六光束发生干涉后形成第三路干涉信号；

所述第二-1级衍射光束与所述第八光束发生干涉后形成第四路干涉信号；

所述第一信号处理系统用于对第一路干涉信号和第二路干涉信号进行处理，所述第二信号处理系统用于对第三路干涉信号和第四路干涉信号进行处理，实现单次衍射的两倍细分三维位移测量。

4.根据权利要求2所述的二维光栅位移测量装置，其特征在于，

所述第一+1级衍射光束与所述第四光束发生干涉后形成第一路干涉信号；

所述第一-1级衍射光束与所述第二光束发生干涉后形成第二路干涉信号；

所述第二+1级衍射光束与所述第八光束发生干涉后形成第三路干涉信号；

所述第二-1级衍射光束与所述第六光束发生干涉后形成第四路干涉信号；

所述第一信号处理系统用于对第一路干涉信号和第二路干涉信号进行处理，所述第二信号处理系统用于对第三路干涉信号和第四路干涉信号进行处理，实现单次衍射的两倍细分三维位移测量。