正交偏振激光回馈干涉仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及激光测量技术领域，涉及一种回馈干涉仪，特别是能够补偿绝大部分 空程的正交偏振激光回馈干涉仪。
【背景技术】
[0002] 激光干涉仪的应用非常广泛，在现代精密测量领域占据着非常重要的地位，由于 其高精度，可溯源，应用广泛等特点，可称之为"计量之王"。
[0003] 在机械制造业，1C制造业，实验室等场合都可以见到激光干涉仪的身影。现有的 技术成熟、应用广泛的激光干涉仪绝大多数都采用迈克尔逊干涉仪的基本结构，这一类结 构相似的干涉仪我们统称为传统激光干涉仪。传统干涉仪的优点是性能稳定、技术成熟、应 用广泛，但是也存在着难以弥补的缺点，即对待测目标表面要求很高，大多数情况下都需要 靶镜的配合才能测量。不适合黑、柔、轻、小、透明和液面等非配合目标的测量。
[0004] 然而，现有的激光干涉仪只能部分的补偿仪器内部的空程扰动，对于远距离测量 时外界扰动较大的情况测量精度降低，并且测量光和参考光之间很容易产生串扰，带来测 量上的误差。
【发明内容】
[0005] 综上所述，确有必要提供一种高稳定性、高精度的激光回馈干涉仪。
[0006] -种正交偏振激光回馈干涉仪，包括：一正交偏振激光模组；一分光镜，设置于从 所述正交偏振激光模组输出激光的光路上，且所述分光镜与所述正交偏振激光模组间隔设 置，将正交偏振激光模组输出的激光分为反射光及透射光；其中，所述正交偏振激光模组输 出同向且在空间上重合的两束正交偏振的激光；所述正交偏振激光回馈仪进一步包括：一 偏振分光镜，设置于从分光镜出射的反射光的光路上，将分光镜出射的反射光分为平行偏 振光及垂直偏振光；一光电探测模组，设置于所述偏振分光镜输出的激光的光路上，并将光 强信号转换为电信号；一声光移频模组，设置于从分光镜出射的透射光的光路上，并对透射 光进行移频；一光阑，设置于从所述声光移频模组出射的激光的光路上，阻隔未经移频的激 光，并透射经过声光移频模组移频的激光；一第一半波片，设置于从光阑出射的激光的光路 上；一偏振耦合透镜，设置于从第一半波片出射的激光的光路上，并将第一半波片出射的激 光耦合进一第一保偏光纤；一光纤偏振分束器，与所述第一保偏光纤相连，以接收第一保偏 光纤输入的激光，并按照激光的偏振态不同分为第一线偏振光及第二线偏振光；一第二保 偏光纤，与所述光纤偏振分束器相连，以传输第一线偏振光，并将第一线偏振光反射，使第 一线偏振光按原光路返回，形成参考光路；以及一第三保偏光纤，与所述光纤偏振分束器相 连，以传输第二线偏振光，使出射的线偏振光照射在待测物体表面，经待测物体反射后原路 返回，形成测量光路，以监测待测物体的位移。
[0007] 与现有技术相比较，本发明提供的正交激光偏振回馈干涉仪，采用正交偏振的两 束光，一束作为测量光，一束作为参考光，由于参考光实时地监测外腔相位的变化，这样用 测量光的相位减去参考光的相位就能够得到待测目标的相位变化，使得回馈干涉仪能够补 偿正交偏振光共路部分空程，极大地提高了仪器测量的稳定性和抗干扰能力。采用偏振复 用的方案同样使得测量光与参考光容易分离，减小测量与参考的串扰，提高了测量的分辨 率。
【附图说明】
[0008]图1是本发明第一实施例提供的正交偏振激光回馈干涉仪的结构示意图。
[0009]图2为本发明第一实施例提供的正交偏振激光回馈干涉仪中正交偏振激光模组 的结构示意图。
[0010]图3为本发明第二实施例提供的正交偏振激光回馈干涉仪中正交偏振激光模组 的结构示意图。
[0011] 主要元件符号说明
如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本发明。
【具体实施方式】
[0012] 以下将结合附图详细说明本发明提供的正交偏振激光回馈干涉仪。
[0013] 请参阅图1，本发明实施例提供的正交偏振激光回馈干涉仪100,包括一正交偏振 激光模组1，一聚焦透镜2,一分光镜3,一偏振分光镜4,一光电探测模组5,一声光移频模 组6,一光阑7,一第一半波片8,一偏振親合透镜9,一第一保偏光纤10,一光纤偏振分束器 11，一第二保偏光纤12及一第三保偏光纤13。
[0014]所述正交偏振激光模组1用于同向输出两束正交偏振的激光，且两束光在空间上 重合。请一并参阅图2,本实施例中，所述正交偏振激光模组1包括一泵浦源分光装置101， 一固体激光器102, 一第二半波片103, 一方解石晶体104,及一小孔光阑105。所述泵浦源 分光装置101包括两个相互间隔的半导体泵浦源l〇la，所述两个半导体泵浦源101a出光的 间距固定，且与固体激光器102之间的距离相同，所述两个半导体泵浦源101a输出的光入 射到固体激光器102,用以对固体激光器102提供泵浦光，以形成两束激光。
[0015] 所述固体激光器102设置于所述两个半导体泵浦源101a出射的光的光路上，在所 述两个半导体泵浦源l〇la的泵浦之下形成两束相互平行的激光，且两束激光的偏振方向 一致。本实施例中，所述固体激光器102为Nd:YV0 4。
[0016] 所述第二半波片103设置于所述固体激光器102出射的两束激光的光路上，用于 对固体激光器102出射的两束激光的偏振方向进行旋转。经过所述第二半波片103之后， 所述两束激光的偏振方向均旋转了角度0，所述角度0的大小可通过旋转第二半波片103 进行控制。
[0017] 所述方解石晶体104设置于从第二半波片103出射的两束激光的光路上，以对出 射的每一束激光进行平行分束，使得每一束激光均形成一 〇光及e光。进一步，经过所述方 解石晶体104之后，其中一束激光的e光与另一束激光光的〇光在空间上重合，且偏振态为 正交。
[0018] 所述小孔光阑105设置于从方解石晶体104出射的激光的光路上，具体的，所述小 孔光阑105设置于在空间上重合，偏振态正交的两束激光的光路上，其他状态的光均被所 述小孔光阑105阻隔，从而实现了两束空间上重合且正交偏振光的输出。本说明书中将正 交偏振激光模组1输出的这两束在空间上重合、且偏振方向正交的激光简称为两束正交偏 振光。
[0019] 所述聚焦透镜2与所述正交偏振激光模组1间隔设置，且设置于所述正交偏振激 光模组1输出的两束正交偏振光的光路上，用于对两束正交偏振光进行聚焦，以提高测量 精度。可以理解，在所述两束正交偏振光满足测量精度的要求下，所述聚焦透镜2为一可选 元件。
[0020] 所述分光镜3与所述正交偏振激光模组1间隔设置，且设置于所述两束正交偏振 光的光路上。所述分光镜3将正交偏振激光模组1输出的激光分为反射光及透射光两束。 所述反射光及所述透射光均包括两束正交偏振光。所述反射光用于光强探测，所述透射光 用于形成移频回馈光路。本实施例中，所述分光镜3的透光率为96%，反射率为4%。
[0021] 所述偏振分光镜4设置于从所述分光镜3出射的反射光的光路上，用以将分光镜3 出射的反射光按照偏振态分为两束正交偏振的偏振光。本实施例中，所述反射光经过偏振 分光镜4之后分为平行偏振光和垂直偏振光。所述偏振分光镜4的角度可旋转，用以调整 匹配反射光的偏振方向。
[0022] 所述光电探测模组5设置于从所述偏振分光镜4输出的激光的光路上，用于探测 反射光的光强并将光强信号转换为电信号。具体的，所述光电探测模组5包括一第一光电 探测器51及第二光电探测器52,所述第一光电探测器51可设置于水平偏振光的光路上并 探测其光强，所述第二光电探测器52设置于垂直偏振光的光路上并探测器光强，并分别转 换为电信号。本实施例中，所述第一光电探测器51及第二光电探测器52均采用PIN探测 器。
[0023] 所述声光移频模组6设置于从所述分光镜3透射的透射光的光路上，用于对透射 光进行移频。所述声光移频模组6可包括至少一声光移频器，以实现移频。进一步，所述声 光移频模组6可包括一第一声光移频器61及第二声光移频器62沿透射光的光路间隔设 置，用于对第一透射光及第二透射光进行移频。具体的，所述第一声光移频器61及所述第 二声光移频器62均设置于透射光的光路上。本实施例中，所述透射光在经过第一声光移频 器61后分为0级光及+1级光，频率分别对应为《和《 + ，其中\是第一声光移频器 61的驱动频率。
[0024] 所述第二声光移频器62设置于从第一声光移频器61出射的激光的光路上，经过 第一声光移频器61移频后的+1级衍射光经过第二声光移频器62后，分为-1级光和0级 光，频率分别对应为：《 + Q「QjP ? + D i，其中为第二声光移频器62的驱动频率。因 此入射到声光移频器6之后的部分透射光经过第一声光移频器61及第二声光移频器62后 的移频量为Q，Q =
[0025] 所述光阑7与所述第二声光移频器62间隔设置，且设置于第二声光移频器62出 射的激光的光路上，所述光阑7用于对其他的未经移频的光进行阻隔，并对经过第一声光 移频器61及第二声光移频器62移频后的激光透射，允许频率为《 + Q ^ Q 2的激光通过。
[0026] 所述第一半波片8与