一种改进型角反射镜激光干涉仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种精密测试技术及仪器领域，特别涉及一种改进型角反射镜激 光干涉仪。
【背景技术】
[0002] 激光器的出现，使古老的干涉技术得到迅速发展，激光具有亮度高、方向性好、单 色性及相干性好等特点，激光干涉测量技术已经比较成熟。激光干涉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。在大多数激光干涉测长系统中，都采用了迈克尔逊干涉仪或类似的光 路结构。
[0003] 单频激光干涉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涉条纹。当可动反射镜移动 时，干涉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=NXX/2,式 中A为激光波长（N为电脉冲总数），算出可动反射镜的位移量L。
[0004] 单频激光干涉仪的弱点之一是仅对激光干涉波的整数部分进行计数，而对于激光 干涉过程中存在的不足一个波长的干涉情况难以测量，测量精度有限。
[0005] 单频激光干涉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。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涉仪测量精度仅可测量获取激光干涉中 整数倍波长，测量精度难以提升的弊端，在现有迈克尔逊激光干涉仪的基础上，采用压电陶 瓷这种微位移结构，除了能够获得测量角反射镜整数倍于激光波长的移动距离部分外，还 能测量得到小于激光波长的移动距离部分，因此该激光干涉仪大大提高传统激光干涉测量 仪的测量精度。
[0007] 为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了以下技术方案：
[0008] 一种改进型角反射镜激光干涉仪，包括激光源、分光镜、微动角反射镜、测量角反 射镜，还包括可移动的微动平台，所述微动角反射镜与所述测量角反射镜包括有一个向内 凹陷的直角反射面，所述微动角反射镜连接在微动平台上。
[0009] 该激光源发出的激光到分光镜时分成两束激光，其中一束激光经分光镜反射后射 入微动角反射镜，经微动角反射镜反射后入射到光电探测器；另一束激光经分光镜透射后 入射到测量角反射镜，经测量角反射镜反射到光电探测器，光电探测器即能检测两束激光 的干涉情况。
[0010] 由于微动角反射镜连接在微动平台上，微动平台是指其能够发生非常小的位移， 精度达到纳米精度。当微动平台保持不动，测量角反射镜发生一定位移时，光电探测器能够 测得波长为A的激光干涉波的数量，由于光电探测器此时测量到的是整数个激光干涉波， 并不包含小于激光波长的距离部分△d，该部分也并未而且也并不可能以激光干涉波的干 涉数量来体现，因此该测量的激光干涉波数量对应的距离d大小反应的其实是测量角反射 镜发生位移的真实距离中整数倍于激光波长的部分；当测量角反射镜保持不动，微动平台 发生位移，相应的微动角反射镜也会发生位移，发生位移后的微动角反射镜能够改变该束 激光的光程，由此光电探测器所接收到的两束激光光程差发生改变，会产生激光干涉，直到 光电探测器探测到产生了一个激光干涉波时，即最强干涉状态或最弱干涉状态，微动平台 停止位移，此时根据微动平台发生位移的距离即能计算得到测量角反射镜位移部分的小于 激光波长的移动距离Ad。
[0011] 因此，该激光干涉测量仪可以精确得到测量角反射镜移动距离的更为准确的长 度，能够测得小于激光干涉波长的移动距离部分，从而提高了测量精度。
[0012] 优选地，所述微动平台为压电陶瓷。
[0013] 压电陶瓷是一种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位移，具有往复形变恢复能力， 稳定性好、精度高。
[0014] 优选地，连接所述微动角反射镜的所述压电陶瓷表面产生的位移最大值等于所述 激光源的激光波长，其位移精度可以达到纳米。
[0015] 本实用新型还公开了一种改进型角反射镜激光干涉仪的使用方法，包括以下步 骤：
[0016] 步骤一、将所述微动角反射镜固定在所述微动平台上，调整好所述激光源、分光 镜、微动角反射镜、测量角反射镜、光电探测器的位置；
[0017] 步骤二、启动所述激光源，所述激光源发出的激光到所述分光镜，经所述分光镜反 射后的激光入射至所述微动角反射镜，经所述微动角反射镜反射到所述光电探测器；所述 激光源发出的激光到所述分光镜，经所述分光镜透射后入射到所述测量角反射镜，经所述 测量角反射镜反射到所述光电探测器，光电探测器可以检测出激光干涉状态，干涉光路调 整完成；
[0018] 步骤三、首先将测量角反射镜固定在被测对象的相对距离测量的起始位置，此时 控制所述微动平台移动，使微动角反射镜沿激光入射方向移动，当所述光电探测器测得一 个激光干涉波时，即最强干涉状态或最弱干涉状态，固定所述微动平台。将所述测量角反射 镜在干涉光路方向移动距离d，对应所述光电探测器测得波长为X的激光干涉波的数量为 N，此时根据激光波长X计算获得所述测量角反射镜的移动距离
[0019] 步骤四、固定所述测量角反射镜，控制所述微动平台移动，使所述微动角反射镜沿 所述激光入射的方向移动，当所述光电探测器再次测得一个激光干涉波时，此时微动平台 移动距离为1，则可获得所述测量角反射镜在干涉光路方向移动距离中小于激光波长部分 的未被检测到的距离△d为1，由此，可获得步骤三中所述测量角反射镜的移动距离更为精 ,,儿xJV. 确的值为d=-； ^ L〇
[0020] 由于步骤四中微动平台的移动方向是沿着激光入射的方向，那么其微动平台的 移动距离1相当于增加了该光束激光的光程21，若该光束激光的光程增加量正好等于 测量角反射镜移动距离中小于激光波长的部分距离Ad带来的另一个光束光程量2Ad， 即2Ad= 21，那么Ad= 1，因此可获得测量角反射镜的移动距离更为精确的值为 i' = i +M =^L+i0 2
[0021] 优选地，所述步骤四中的所述微动角反射镜的位移方向是沿着所述激光反射的方 向，那么最后获得的所述测量角反射镜的移动距离更为精确的值为丨。
[0022] 当微动角反射镜的位移方向是沿着激光反射的方向，其微动平台的移动距离1 相当于减少了该光束激光的光程21，若该光束激光的光程减少量加上测量角反射镜移动 距离中小于激光波长的部分距离△d带来的另一个光束光程量，正好等于一个干涉波长 2Ad+21=A，即AJ 丨因此，可以通过该方法获得的测量角反射镜的移动距离更为精 确的值为=d^ +丨)一丨0
[0023] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果：该一种改进型角反射镜激光干涉仪通 过设置一个可移动微动平台，将具有直角反射平面的微动角反射镜设置在微动平台上，配 合测量角反射镜、激光源、分光镜、光电探测器，除了可以获得测量角反射镜移动距离中整 数倍于激光波长的长度部分，还能测量得到激光干涉过程中难以测量的小于激光波长的部 分距离长度，提高该激光干涉仪的测量精度，操作方便、计算简单，可靠性好。
【附图说明