[发明专利]一种分析激光束振幅波动对外差干涉非线性误差影响的方法

摘要

本发明公开了一种分析激光束振幅波动对外差干涉非线性误差影响的方法，属于精密测量技术领域。首先搭建了激光外差干涉测量系统；其次考虑测量臂光束振幅波动在激光束存在非正交误差以及偏振分光镜(PBS)存在放置误差的情况下，建立了激光束振幅波动对激光外差干涉非线性误差影响的综合模型；然后分别建立了激光束振幅波动对非线性误差一次谐波分量以及二次谐波分量影响的模型并进行了全面的分析。本发明通过对激光束振幅波动不同的情况下进行仿真，得出了激光束振幅波动对非线性误差一次谐波分量以及二次谐波分量的影响，为实现减小和抑制非线性误差提供了的理论基础。

主权项

1.一种分析激光束振幅波动对外差干涉非线性误差影响的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤一：搭建激光外差干涉测量系统；测量系统包括激光器、λ/4波片、分光镜(BS)、偏振分光镜(PBS)、参考角锥棱镜R、测量角锥棱镜M、检偏器P₁、检偏器P₂和光电探测器D₁、光电探测器D₂；激光器发射的双频激光经过λ/4波片后进入分光镜，分光镜的一部分经检偏器P₁进入光电探测器D₁；分光镜的另一部分进入偏振分光镜，其中频率为f₂的线偏振光全部反射到参考角棱锥R，频率为f₁的线偏振光全部投射到测量角棱锥M，两束光反射回来在偏振分光镜处汇合，经检偏器P₂进入光电探测器D₂；步骤二：建立激光束振幅波动对激光外差干涉非线性误差影响的综合模型；为了全面分析激光束振幅波动对非线性误差一次谐波以及二次谐波分量的影响，考虑测量臂光束振幅波动在激光束存在非正交误差以及偏振分光镜存在放置误差的情况下，得到激光束振幅波动对激光外差干涉非线性误差影响的模型为：其中，k为测量臂光束振幅衰减系数，α为激光束非正交误差，β为偏振分光镜的放置误差，Δφ＝φ₁‑φ₂，φ₁，φ₂分别为测量光路相位增量和参考光路的相位增量，Δφ_nonlin为激光外差干涉测量系统的非线性误差；步骤三：建立激光束振幅波动对非线性误差一次谐波分量影响的模型并分析；当β＝0时，得到激光束振幅波动对非线性误差一次谐波分量影响的模型为：通过模型(2)，假设激光束非正交误差α为一定值，得到在不同测量臂光束振幅衰减情况下的非线性误差仿真曲线；为了进一步分析测量臂光束振幅衰减对非线性误差一次谐波的影响，假定频率为f₁的偏振光偏离正交方向角度为α'，则激光束振幅波动对非线性误差一次谐波分量影响的模型为：通过模型(3)，假设激光束非正交误差α'为一定值，得到在不同振幅衰减系数情况下进行的非线性误差仿真曲线；通过比较两种情况下的非线性误差曲线，得出激光束振幅波动对非线性误差一次谐波分量的影响；步骤四：建立激光束振幅波动对非线性误差二次谐波分量影响的模型并分析；当α＝0时，得到激光束振幅波动对非线性误差二次谐波分量影响的模型为：通过公式(4)，假设偏振分光镜放置误差β为一定值，得到在不同测量臂光束振幅衰减情况下进行的非线性误差仿真图。