一种抗干扰级联阶梯角反射镜激光干涉仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种精密测试技术及仪器领域，特别设及一种抗干扰级联阶梯角 反射镜激光干设仪。
【背景技术】
[0002] 激光器的出现，使古老的干设技术得到迅速发展，激光具有亮度高、方向性好、单 色性及相干性好等特点，激光干设测量技术已经比较成熟。激光干设测量系统应用非常广 泛；精密长度、角度的测量如线纹尺、光栅、量块、精密丝杠的检测；精密仪器中的定位检测 系统如精密机械的控制、校正；大规模集成电路专用设备和检测仪器中的定位检测系统； 微小尺寸的测量等。在大多数激光干设测长系统中，都采用了迈克尔逊干设仪或类似的光 路结构。
[0003] 单频激光干设仪从激光器发出的光束，经扩束准直后由分光镜分为两路，并分别 从固定反射镜和可动反射镜反射回来会合在分光镜上而产生干设条纹。当可动反射镜移动 时，干设条纹的光强变化由接受器中的光电转换元件和电子线路等转换为电脉冲信号，经 整形、放大后输入可逆计数器计算出总脉冲数，再由电子计算机按计算式L=NXA/2,式 中入为激光波长（N为电脉冲总数），算出可动反射镜的位移量L。使用单频激光干设仪时， 要求周围大气处于稳定状态，各种空气端流都会引起直流电平变化而影响测量结果。
[0004] 单频激光干设仪的弱点之一就是受环境影响严重，在测试环境恶劣，测量距离较 长时，该一缺点十分突出。其原因在于它是一种直流测量系统，必然具有直流光平和电平零 漂的弊端。激光干设仪可动反光镜移动时，光电接收器会输出信号，如果信号超过了计数器 的触发电平则就会被记录下来，而如果激光束强度发生变化，就有可能使光电信号低于计 数器的触发电平而使计数器停止计数，使激光器强度或干设信号强度变化的主要原因是空 气端流，机床油雾，切削屑对光束的影响，结果光束发生偏移或波面扭曲。
[0005] 单频激光干设仪由于测量结构的问题，其测量精度受限于激光的波长，其精度一 般只能为其波长的整数倍，很难再进行提升，同时测量环境的变化对测量结果有较大影响。 随着工业生产对精密测量的要求越来越高，对测量仪器的测量精度提出了更高的要求。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型的目的在于克服现有激光干设仪测量精度受限于激光波长，测量精度 难W提升的不足，提供一种抗干扰级联阶梯角反射镜激光干设仪，该激光干设仪在现有迈 克尔逊激光干设仪的基础上，采用n光源n阶梯平面角反射镜组，测量精度可W达到^，提 In 高该激光干设仪的测量精度。同时由于多光路干设状态交替变换，对测量光路的环境变化 有更高的抗干扰能力。
[0007] 为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了W下技术方案：
[000引一种抗干扰级联阶梯角反射镜激光干设仪，包括激光源、分光镜、阶梯平面角反射 镜组、移动角反射镜、光电探测器组，所述激光源包括n个平行激光束，其中n> 2,所述光 电探测器组包括n个光电探测器件，所述阶梯平面角反射镜组包括m个阶梯平面角反射镜 与m-1个常规角反射镜配对组成，m> 2,每个阶梯平面角反射镜具有成直角的两个反射阶 梯面，每个所述反射阶梯面包括n个成阶梯型的反射平面，相邻两个反射平面的间距等于
【主权项】
1. 一种抗干扰级联阶梯角反射镜激光干涉仪，包括激光源（I)、分光镜（2)、阶梯平面 角反射镜组（3)、移动角反射镜（4)、光电探测器组（5)，其特征在于： 所述激光源（1)包括η个平行激光束，其中η多2,所述光电探测器组（5)包括η个光 电探测器件； 所述阶梯平面角反射镜组（3)包括m个阶梯平面角反射镜（31)与m-1个常规角反 射镜（32)配对组成，m多2,每个所述阶梯平面角反射镜（31)具有成直角的两个反射阶 梯面，每个所述反射阶梯面包括η个成阶梯型的反射平面，相邻两个反射平面的间距等于
其中k为自然数、λ为所述激光源（1)发出的激光波长； 所述常规角反射镜（32)包括成直角的两个反射平面，所述移动角反射镜（4)包括成直 角的两个反射平面； 所述激光源（1)发出的每束激光经过所述分光镜（2)反射后，分别射入对应一个反射 平面，每个所述反射平面将每束激光反射到对应的所述光电探测器组（5)的各个光电探测 器件；所述激光源（1)发出的每束激光经过所述分光镜（2)透射后，分别入射到所述移动角 反射镜（4)后反射到对应的光电探测器组（5)的各个光电探测器件。
2. 根据权利要求1所述的一种抗干扰级联阶梯角反射镜激光干涉仪，其特征在于，所 述阶梯平面角反射镜（31)的每个反射阶梯面包括直角形反射镜本体（33)以及η-1个反射 薄片（34)组合而成，每个所述反射薄片（34)的厚度等于
，kS自然数，每 个所述阶梯平面角反射镜（31)的两个反射阶梯面上反射薄片（34)彼此一一对称设置。
3. 根据权利要求2所述的一种抗干扰级联阶梯角反射镜激光干涉仪，其特征在于，当 每个所述反射薄片（34)的厚度等于
，其中k = O时，每个所述反射薄片（34) 厚度均为
4. 根据权利要求3所述的一种抗干扰级联阶梯角反射镜激光干涉仪，其特征在于，所 述反射镜本体（33)以及η-1个厚度相同的所述反射薄片（34)为一体成型体。
5. 根据权利要求1-4任一所述的一种抗干扰级联阶梯角反射镜激光干涉仪，其特征在 于，所述激光源（1)的η个激光束等距分布，且相邻两个所述激光束的间距等于激光波长的 整数倍。
6. 根据权利要求5所述的一种抗干扰级联阶梯角反射镜激光干涉仪，其特征在于，相 邻两个所述激光源（1)发出的激光束之间的间距均为100-10000倍的激光波长。
【专利摘要】本实用新型公开了一种抗干扰级联阶梯角反射镜激光干涉仪，包括激光源、分光镜、阶梯平面角反射镜组、移动角反射镜、光电探测器组，其中激光源包括n个平行激光束，n≥2，光电探测器组包括n个光电探测器件，阶梯平面角反射镜组包括m个阶梯平面角反射镜与m-1个常规角反射镜配对组成，m≥2，阶梯平面角反射镜的两个反射阶梯面均由n个阶梯平面构成，相邻两个反射平面间距为k为自然数，常规角反射镜包括成直角的两个反射平面，移动角反射镜包括成直角的两个反射平面。该激光干涉仪产生的激光干涉现象不仅和激光波长有关，还和阶梯型反射平面高度差值有关，该光电探测器组能够检测到精度达到λ/2n级别的位移，显著提高了测量精度。
【IPC分类】G01B9-02
【公开号】CN204594415
【申请号】CN201520183836
【发明人】张白, 康学亮, 潘俊涛
【申请人】北方民族大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年3月30日