[发明专利]一种可测竖直位移的两轴光栅位移测量系统

摘要

一种可测竖直位移的两轴光栅位移测量系统涉及一种光栅位移测量系统；该测量系统包括单频激光光源、分光部件、干涉光路部件、光电探测及信号处理部件和一维反射式测量光栅；所述干涉光路部件包括偏振分光棱镜、测量臂四分之一波片、测量臂折光元件、参考臂四分之一波片、参考臂折光元件和一维反射式参考光栅；所述一维反射式测量光栅和一维反射式参考光栅表面形貌相同；所述测量臂折光元件和参考臂折光元件的折光角度均为θi，且满足2dsinθi=±mλ；本发明不仅能够同时测量沿x轴、z轴两个方向的直线位移，而且相比已有技术该系统的z向位移量程得到了极大的扩展。

主权项

一种可测竖直位移的两轴光栅位移测量系统，其特征在于：包括单频激光光源（1）、分光部件（2）、干涉光路部件（3）、光电探测及信号处理部件（4）和一维反射式测量光栅（5）；所述干涉光路部件（3）包括偏振分光棱镜（31）、测量臂四分之一波片（32）、测量臂折光元件（33）、参考臂四分之一波片（34）、参考臂折光元件（35）和一维反射式参考光栅（36）；所述一维反射式测量光栅（5）和一维反射式参考光栅（36）表面形貌相同；所述测量臂折光元件（33）和参考臂折光元件（35）的折光角度均为θi，且满足2dsinθi=±mλ，式中λ为单频激光光源（1）的波长、d为一维反射式测量光栅（5）和一维反射式参考光栅（36）的光栅周期、m为衍射级次；所述单频激光光源（1）射出的单频激光经过分光部件（2）分成两束平行光，这两束平行光经过偏振分光棱镜（31）后分为传播方向被偏折90度的测量光和沿原方向传播的参考光，测量光的偏振方向与参考光的偏振方向垂直，测量光的两束平行光经过快轴方向与测量光偏振方向呈45度的测量臂四分之一波片（32）后，均被测量臂折光元件（33）偏折，偏折后的两束测量光入射至一维反射式测量光栅（5）并分别被衍射为+m级衍射测量光和‑m级衍射测量光，±m级衍射测量光分别沿各自入射光的反方向传播，并再次经过测量臂折光元件（33）、测量臂四分之一波片（32）和偏振分光棱镜（31）后，入射至光电探测及信号处理部件（4）；参考光的两束平行光经过快轴方向与参考光偏振方向呈45度的参考臂四分之一波片（34）后均被参考臂折光元件（35）偏折，偏折后的两束参考光入射至一维反射式参考光栅（36）并分别被衍射为+m级衍射参考光和‑m级衍射参考光，±m级衍射参考光分别沿各自入射光的反方向传播，并再次经过参考臂折光元件（35）、参考臂四分之一波片（34）和偏振分光棱镜（31）后，入射至光电探测及信号处理部件（4）；两束衍射测量光分别和两束衍射参考光在光电探测及信号处理部件（4）表面形成两组干涉，干涉信号被光电探测及信号处理部件（4）探测并处理，一维反射式测量光栅（5）相对干涉光路部件（3）沿x轴和z轴运动时，光电探测及信号处理部件（4）分别输出x方向和z方向的直线位移。