[发明专利]用集成四光电探测器的差分单频干涉信号处理装置及方法

摘要

本发明公开了一种用集成四光电探测器的差分单频干涉信号处理装置及方法。含有干涉单元和检测单元，在参考臂上加入光电相位调制器；检测单元包括四分之一波片、偏振片、扩束器和集成四光电探测器，用于检测测量和参考光束的干涉条纹并产生四路干涉信号；光电相位调制器施加高频正弦波调制电压，使干涉信号成含有待测相位信息的相位生成载波干涉信号；PGC解调得四组正交信号经计算得四路干涉信号的相位，计算差分相位变化来测量位移、偏摆角和俯仰角并进行补偿。本发明降低了测量方法的非线性误差，消除了由于光学元件性能不理想或安装误差引入的光强干扰影响，提高了相位的测量精度和稳定性，提高了角度的测量精度和测量范围，提高了位移的测量精度。

主权项

1.一种用集成四光电探测器的差分单频干涉信号处理装置，其特征在于：包括单频激光器(1)、干涉单元和检测单元；单频激光器(1)输出线偏振光束进入干涉单元，经干涉单元处理后形成参考光束和测量光束，参考光束和测量光束进入检测单元，获得四路干涉信号；所述的干涉单元包括偏振分光棱镜(3)、第一四分之一波片(4)、光电相位调制器(5)、参考平面反射镜(6)、第二四分之一波片(7)和测量平面反射镜(8)；干涉单元中，线偏振光束被偏振分光棱镜(3)发生反射和透射分别分为s偏振光束和p偏振光束的两束正交线偏振光束；经偏振分光棱镜(3)反射的s偏振光束作为参考光束，经过第一四分之一波片(4)变为圆偏振光，接着经过光电相位调制器(5)后到达参考平面反射镜(6)，被参考平面反射镜(6)反射后逆反再次经过光电相位调制器(5)和第一四分之一波片(4)后变为和原偏振方向垂直的p偏振光束，然后入射回到偏振分光棱镜(3)发生透射；经偏振分光棱镜(3)透射的p偏振光束作为测量光束，经过第二四分之一波片(7)变为圆偏振光，接着被测量平面反射镜(8)反射后逆反再次经过第二四分之一波片(7)变成和原偏振方向垂直的s偏振光束，然后入射回到偏振分光棱镜(3)发生反射；参考光束和测量光束各自逆反回到偏振分光棱镜(3)中汇合形成合束后进入检测单元，所述检测单元包括第三四分之一波片(11)、偏振片(12)、扩束器(13)和集成四光电探测器(14)，合束依次经过第三四分之一波片(11)后和偏振片(12)后变成两个偏振方向相同的线偏振光束并发生干涉，然后经扩束器(13)放大后入射到集成四光电探测器(14)被接收，获得四路差分干涉信号。