[发明专利]高信噪比摆动式低相干干涉位移解调装置及其解调方法

摘要

本发明提出一种高信噪比摆动式低相干干涉位移解调方法和两种解调装置。位移传感方法是利用参考面反射光与待测物反射光形成一定光程差，当待测物存在位移时，光程差改变。解调方法是将反射光信号传到白光偏振干涉系统，白光偏振干涉系统中双折射光楔可实现光程差空间分布，以匹配出反射信号光程差。扫描方式是将反射光信号准直后，入射到由转镜和f-θ透镜组成的时间扫描装置，实现细光束沿双折射光楔长度方向扫描。两种解调装置接收干涉条纹方法不同，一种用线阵相机，另一种用微孔阵列和单个PIN光电探测器。由于扫描光束能量集中，所以低相干干涉信号信噪比非常高，同时利用线阵相机和微孔阵列的保持光斑接收空间位置不变特性，获取高精度位置解调。

主权项

一种高信噪比摆动式低相干干涉位移解调装置，其特征在于该装置包括：光源：采用具有宽光谱的宽带光源，包括LED光源、SLD光源和卤素灯；光环行器：用来将光源发出的光发送到待检测物体并收集反射信号光；自聚焦准直透镜：用来将光环行器发送的光束进行准直输出，并通过端面所镀反射膜实现光的部分反射；固定反射镜：固定在待检测物体上，用来反射自聚焦准直透镜输出的光信号；准直装置：将光环行器收集的反射信号光准直成细光束，并将该细光束入射到转镜上；转镜：将准直装置形成的细光束反射到后续偏振干涉系统中，并且通过转镜的转动，实现细光束沿光楔厚度变化方向的扫描，扫描范围覆盖整个线阵CCD像敏元；f‑θ透镜：实现细光束平行沿窄带条形双折射光楔长度方向的扫描，转镜的光反射点必须与f‑θ透镜的焦点重合；起偏器：用来对f‑θ透镜的输出信号光进行起偏，偏振方向与窄带条形双折射光楔光轴成45度角；窄带条形双折射光楔：用来将起偏器产生的线偏振光再产生两个正交的线偏振光，并且这两束正交的线偏振光具有沿光楔厚度变化方向呈线性分布的空间光程差；检偏器：用来对经过双折射光楔相互正交的两个线偏振光进行投影产生干涉，偏振方向与起偏器相同或垂直；线阵相机：采用线阵CCD或者线阵CMOS对经过检偏器后产生的干涉条纹进行采集；处理单元：采用通用计算机或嵌入式计算系统，用于对线阵相机接收的干涉条纹进行处理，最终获取位移信息。