[发明专利]一种位移测量系统及测量方法

摘要

本发明公开了一种位移测量系统及测量方法，其中系统部分包括光源、谐衍射Alvarez透镜组、针孔和光探测器；所述的谐衍射Alvarez透镜组，由面形互补的第一谐衍射Alvarez透镜和第二谐衍射Alvarez透镜组成，所述光源、第一谐衍射Alvarez透镜、第二谐衍射Alvarez透镜、针孔以及光探测器沿光轴方向依次布置；本发明提供的测量系统结构简单，仅几个器件结合光学知识就能实现位移的高精度测量，测量精度可达1.33nm。这对于高精度位移传感领域的应用来说，具有很重要的意义。

主权项

1.一种位移测量系统，其特征在于：包括光源、谐衍射Alvarez透镜组、针孔和光探测器；所述的谐衍射Alvarez透镜组，由面形互补的第一谐衍射Alvarez透镜和第二谐衍射Alvarez透镜组成，所述光源、第一谐衍射Alvarez透镜、第二谐衍射Alvarez透镜、针孔以及光探测器沿光轴方向依次布置；所述的第二谐衍射Alvarez透镜沿垂直于光轴方向移动，来调整所述谐衍射Alvarez透镜组焦距；所述的针孔，用于透过所述谐衍射Alvarez透镜组射出会聚光；所述的光探测器，用于探测从所述针孔透过的光能量；所述的谐衍射Alvarez透镜包含一个基面和一个工作面，第一谐衍射Alvarez透镜和第二谐衍射Alvarez透镜面形互补；其中所述的每个谐衍射Alvarez透镜的工作面由Alvarez透镜切割得到；其中Alvarez透镜的表面多项式方程为：其中A表示为多项式系数；Alvarez透镜产生焦距f为：2δ为两个Alvarez透镜之间的移动的距离，n为Alvarez透镜的材料折射率；Alvarez透镜的相位差与光程差的关系是：其中为相位差，λ为波长，Δδ为光程差；将Alvarez透镜去除相位差为2π的整数m倍，剩余的部分便是光程差为2π的m倍的谐衍射Alvarez透镜组的工作面；m≥2；所述的谐衍射Alvarez透镜组的基面满足光程差为2π的m倍。