[发明专利]偏振光栅自参考自准直二维测角装置

摘要

本发明是一种偏振光栅自参考自准直二维测角装置，包括照明光源、物光栅、分光镜、物镜、被测面、偏振片、石英晶体、参考光栅、第一及第二偏振分光镜、第一及第二光电探测器，物光栅被物镜成像到无穷远处，经被测面反射后再次被物镜成像到物镜焦面上并与参考光栅重合。在参考光栅之前放置有偏振片和石英晶体，石英晶体使得物光栅像分解为两个偏振方向相互垂直的偏振像。透过参考光栅出射后，偏振像被偏振分光镜分离，通过测量两个偏振光分量的相对光强获得被测面的角度变化。采用不同方向的光栅可以测量不同方向的角位移，实现二维测量。本发明测量精度高，信号稳定性高，抗干扰能力强。

主权项

一种偏振光栅自参考自准直二维测角装置，特征在于包括：照明光源(1)、物光栅(2)、分光镜(3)、物镜(4)、被测面(5)、偏振片(6)、石英晶体(7)、参考光栅(8)、第一偏振分光镜(9)、第二偏振分光镜(9’)、第一光电探测器(10)及第二光电探测器(10’)；在照明光源(1)输出的光轴上依序放置物光栅(2)、分光镜(3)、物镜(4)和被测面(5)，在分光镜(3)反射的光路上依序放置偏振片(6)、石英晶体(7)、参考光栅(8)、第一偏振分光镜(9)、第二偏振分光镜(9’)、第一光电探测器(10)及第二光电探测器(10’)；照明光源(1)的光束照明物光栅(2)后通过分光镜(3)被物镜(4)成像于无限远处，物光栅(2)被置于物镜(4)的前焦面上，经被测面(5)反射后再次被物镜(4)成像到物镜(4)的焦面上并与参考光栅(8)重合，在参考光栅(8)之前放置有偏振片(6)和石英晶体(7)，石英晶体(7)产生的双折射使得物光栅(2)的像分解为两组光栅像，第一组光栅像包含两个偏振方向相互垂直的第一个偏振像(11)和第二个偏振像(11’)，第二组光栅像包含两个偏振方向相互垂直的第三偏个偏振像(12)和第四个偏振像(12’)；第一个偏振像(11)透过参考光栅(8)出射后在第一偏振分光镜(9)的分光面上发生反射而第二个偏振像(11’)则不发生反射，透过第一偏振分光镜(9)的分光面后被反射，最终第一个偏振像(11)和第二个偏振像(11’)完全分离，采用第一光电探测器(10)分别测量两个偏振光分量的相对光强，从而获得被测面(5)的角度变化；第三偏振像和第四偏振像经过第二偏振分光镜(9’)后完全分离，采用第二光电探测器(10’)分别测量两个偏振光分量的相对光强，从而获得被测面的角度变化；第一组和第二组光栅像的栅线方向相互垂直，则两组光栅像能分别测量被测面的二维角度变化信息。