一种波长修正式多光束级联阶梯角反射镜激光干涉仪的制作方法_4

文档序号:10461352阅读:来源:国知局
件四54接收。根据计算,由于采用了四个阶梯型 反射平面,阶梯型角反射镜组中的阶梯型角反射镜个数为2,则相邻两个反射平面的高度差
选天 ,由于入射角为45度,等效光程为^,因此通过激光束一11、激光束二12、激光束 8 = 13、激光束四14所发出的激光经过阶梯平面角反射镜组3反射后的光程差值分别为aiA、a2 入-入/4、日3人-V2、日4人-3 V4,其中ai、日2、日3、日4为自然数。
[005引当激光束一 11正处于最强干设状态时,即激光束一 11发出的激光分成两路后的光 程差值为aiA,通过光电探测器件一 51可W测量出激光处于最强干设状态,此时激光束二12 所对干设光路、激光束=13所对干设光路W及激光束四14所对干设光路的两路光程差值分 别为:a2^-V4、a3^-V2、a4^-3A/4,二者光路此时均处于非最强干设状态。
[0059] 当测量角反射镜7移动V8,使激光源一 11分成的两路激光光程差值增加 V4时,其 他激光源的激光光程差也相应增加 V4,此时,激光束一 11发出的激光分成两路的光程差值 为aiA+V4,处于非最强干设状态,而激光束二12发出的激光分成两路的光程差值则变为32 入,因此光电探测器件二52能够检测到干设光路处于最强干设状态,激光束=13和激光束四 14的激光也处于非最强干设状态。当测量角反射镜7移动V4时,激光束S13所对干设光路 将处于最强干设状态,通过光电探测器件=53可W测量出激光最强干设状态。
[0060] 类似的,当测量角反射镜7移动3V別寸,使激光束一 11分成的两路激光光程差值增 加3V4时,其他激光束的激光光程差也相应增加3V4,此时激光束四14发出的激光分成两 路的光程差值则变为34^,其激光分成的两路光路将处于最强干设状态,通过光电探测器件 四54可W测量出激光最强干设状态。
[0061] 再次,当测量角反射镜7移动V2时,使激光束一 11分成的两路激光光程差值增加入 时,其他激光束的激光光程差也相应增加 A,激光束一 11所对干设光路又将处于最强干设状 态,通过光电探测器件一 11可W测量出激光最强干设状态。因此,对于四阶梯平面激光反射 结构所对应的激光干设仪的测量精度就为V8,即测量角反射镜7位移等于或大于V8,相应 的光电探测器组5即能够观测出激光源1发射的四束激光的光路的干设状态明显变化。
[0062] 因此,增加阶梯平面角反射镜组3中阶梯型平面反射镜的阶梯反射平面数量可W 提高测量精度,当采用8阶梯反射平面的激光反射镜结构,所对应的激光干设仪所对应的测 量精度则为V16,当采用n阶梯反射平面的阶梯平面角反射镜结构时,该激光干设仪的测量 精度就相应变为V化。
[0063] 由于采用多光路干设测量,测量过程中,各光电探测器探测到的直流电平应该交 替变化,如果某一光路的测量环境的变化造成光电探测器测量的直流电平发生偏移,而其 它测量光路的光电探测器探测到的直流电平没有发生交替变化,此时认为该测量光路是受 到测量环境的影响,忽略其电平变化。如果多条光路的测量环境的变化造成多个光电探测 器测量的直流电平发生偏移,则认为测量环境发生变化,忽略其电平变化。仅仅对于测量 过程中严格满足多光路干设状态交替变化的情况才对其进行计数,即多光路干设测量中引 入交流信号,将传统的激光干设测量中直流电平的测量转换为交流信号的测量,提高了干 设仪的抗干扰能力。
[0064] 本实施例中,由于将测量角反射镜7设置在精密位移装置6上,而精密位移装置6设 置在被测物体12上,当被测物体12发生位移时,被测物体12带动精密位移装置6,进而带动 测量角反射镜7,如此,当被测物体12发生位移时,在位移过程中,本发明所述激光干设仪对 应的各激光干设光路的干设状态也随之变化,开始测量工作前,启动精密位移装置6,使测 量角反射镜7产生位移,所述测量角反射镜7的位移方向与被测物体12的位移方向在同一直 线上,当光电探测器组5中任意一个光电探测器检测到最强相长干设时,停止精密位移装置 6,并将光电探测器组5中所有光电探测器计数清零,然后再开始测量被测物体12的位移,对 应的各激光干设光路的干设状态变化过程中,光电探测器组5各光电探测器记录最强相长 干设的总次数N,当被测物体12移动结束,处于静止状态时,光电探测器组5停止计数;此时, 通过精密位移装置6使测量角反射镜7在被测物体12的位移方向上移动,并观测光电探测器 组5,当光电探测器组5中任意一个光电探测器检测到最强相长干设时,停止精密位移装置 6,并读取精密位移装置6为测量角反射镜7提供的位移值AL。
[0065] 若位移AL与被测物体12的位移方向相同,则,被测物体12实际产生的位移值L = N X V(2n) + (V(2n)-AL),其中 AL<V(2n),式中A为激光波长;
[0066] 而,若位移AL与被测物体12的位移方向相反,则,被测物体12实际产生的位移值L =NX V(化)+AL,其中AL<V(2n),式中A为激光波长。
[0067] 如此,通过上述结构,将被测物体12实际位移中超出V(2n)的激光波长小数部分 AL也测量出来并补充到位移检测结果中,进而使得本申请的激光干设仪所测量得到的位 移结果更加精确,其精度高于半个激光波长,具体取决于精密位移装置6所能提供的位移精 度。
[006引实施例2,
[0069] 如图1、4所示,如实施例1所述的激光干设仪,所述精密位移装置6包括支撑平台8 和设置在所述支撑平台8上的驱动装置9,所述支撑平台8与所述被测物体12相配合,所述驱 动装置9为所述测量角反射镜7提供在被测物体12位移方向上的位移,所述驱动装置9为压 电陶瓷型驱动装置。
[0070] 在本实施例中,采用的压电陶瓷型驱动装置9为能够将机械能和电能互相转换的 功能陶瓷材料,其在电场作用下产生的形变量很小,最多不超过本身尺寸的千万分之一的 微小位移,具有良好的往复形变恢复能力,稳定性好、精度高,进一步提高了本实施例中精 密位移装置6的精度。
[0071] 实施例3,
[0072] 如图1、4所示,如实施例2所述的激光干设仪,所述精密位移装置6还包括设置在所 述支撑平台8上的第一位移件13和设置在所述第一位移件13上的第二位移件14,所述驱动 装置9与所述第一位移件13相配合,为所述第一位移件13提供沿所述支撑平台8的位移,所 述第一位移件13具有一相对于其位移方向倾斜的斜面15,所述第二位移件14滑动设置在所 述第一位移件13的斜面15上,使所述第二位移件14可沿所述第一位移件13的斜面15滑动, 所述第一位移件13与第二位移件14之间贴紧配合,所述测量角反射镜7设置在所述第二位 移件14上,所述支撑平台8上还设置有约束装置10,所述约束装置10限制所述第二位移件14 沿所述第一位移件13位移方向上的运动,使得当第一位移件13被所述驱动装置9带动而产 生位移时,所述第二位移件14被所述第一位移件13带动而产生位移,并且,所述第二位移件 14的位移方向与所述第一位移件13的位移方向相垂直,所述第一位移件13的斜面15与其位 移方向的夹角为A度,优选0<A<45。
[0073] 在实施例中,驱动装置9与第一位移件13相配合,为第一位移件13提供沿支撑平台 8的位移,第一位移件13具有一相对于其位移方向倾斜的斜面15,第二位移件14滑动设置在 第一位移件13的斜面15上,使第二位移件14可沿第一位移件13的斜面15滑动,在精密位移 装置6工作时,驱动装置9提供一定的位移量推动第一位移件13,此时,由于约束装置10限制 第二位移件14沿第一位移件13位移方向上的运动,使第二位移件14的位移方向与第一位移 件13的位移方向相垂直,如此,第二位移件14的位移量与驱动装置9为第一位移件13提供的 位移量相关,还与第一位移件13的斜面15与其位移方向的夹角相关。
[0074] 目P,设第一位移件13的斜面15与其位移方向的夹角为A度,当驱动装置9提供的位 移量为別寸,第二位移件
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