專利名稱：雙折射外腔回饋位移測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
激光回饋是指在激光應(yīng)用系統(tǒng)中，激光器輸出光被外部物體反射后，其中一部分光回饋到激光器諧振腔，回饋光攜帶著外部物體信息，與腔內(nèi)光相互作用后，調(diào)制激光器的輸出。通過(guò)對(duì)激光器輸出光強(qiáng)的解調(diào)，得到外部被測(cè)物體的信息。激光回饋技術(shù)又被稱為自混合干涉技術(shù)，與傳統(tǒng)的雙光束干涉技術(shù)相比具有相同的相位靈敏度和深度。但是基于激光回饋技術(shù)的測(cè)量系統(tǒng)僅有一個(gè)光學(xué)通道，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、易準(zhǔn)直、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。它可以應(yīng)用于位移、速度、絕對(duì)距離、振動(dòng)、角度、精細(xì)加工零件表面形貌、細(xì)胞三維形狀等方面的測(cè)量，也可以用于模具的分析和探傷、三維圖像數(shù)據(jù)的重建等等方面，應(yīng)用面非常廣。
激光回饋位移測(cè)試技術(shù)的研究興起于80年代，大部分的研究都集中于半導(dǎo)體激光器中的回饋研究。這種位移測(cè)量裝置光路系統(tǒng)只有一個(gè)激光器和一個(gè)外部反射物。激光器輸出的光被反射或者散射后返回激光諧振腔，與腔內(nèi)光混合引起激光器的功率變化，外部反射鏡每移動(dòng)半個(gè)光波長(zhǎng)的位移，激光器功率變化一個(gè)條紋，條紋的波動(dòng)深度與傳統(tǒng)雙光束干涉系統(tǒng)可比較。此干涉條紋可直接用于計(jì)數(shù)而實(shí)現(xiàn)位移測(cè)量分辨率為半個(gè)光波長(zhǎng)。但是，半導(dǎo)體激光器回饋現(xiàn)象用于位移測(cè)量存在以下三個(gè)問(wèn)題首先，半導(dǎo)體激光器發(fā)散角很大，必須在外腔加入準(zhǔn)直聚焦光學(xué)元件，造成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且還容易產(chǎn)生多重回饋，導(dǎo)致計(jì)數(shù)出錯(cuò)。其次，半導(dǎo)體激光器回饋不能夠?qū)Ρ粶y(cè)物的位移方向進(jìn)行識(shí)別。盡管有研究發(fā)現(xiàn)，半導(dǎo)體激光器工作在弱光回饋和中等光回饋下，其回饋信號(hào)為非對(duì)稱的類鋸齒波形狀，鋸齒波的傾斜方向與外腔反射物的移動(dòng)方向有關(guān)。一些研究者試圖用此現(xiàn)象來(lái)解決半導(dǎo)體激光回饋位移測(cè)量的判向問(wèn)題。但是此時(shí)回饋系統(tǒng)的分辨率僅僅半個(gè)光波長(zhǎng)，不利于細(xì)分，而且鋸齒波條紋在換向時(shí)會(huì)產(chǎn)生計(jì)數(shù)誤差。最后，半導(dǎo)體激光器回饋現(xiàn)象比較復(fù)雜，根據(jù)回饋水平的不同(強(qiáng)回饋，中等回饋，弱回饋)，其回饋信號(hào)各不同，容易引起計(jì)數(shù)誤差。
也有學(xué)者提出用He-Ne激光器做光回饋位移測(cè)量系統(tǒng)的光源。雖然He-Ne激光準(zhǔn)直性好，可以實(shí)現(xiàn)大量程測(cè)量而不需外腔準(zhǔn)直元件，但是He-Ne激光器尺寸巨大，諧振腔長(zhǎng)幾百甚至上千毫米，并且，He-Ne激光器放電管是個(gè)大熱源，影響激光器功率的穩(wěn)定性，導(dǎo)致回饋信號(hào)出錯(cuò)，引起計(jì)數(shù)誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提出一種結(jié)構(gòu)緊湊，性價(jià)比高，可以識(shí)別被測(cè)物體的位移方向的高分辨率的光回饋位移測(cè)量系統(tǒng)，可以有效地解決上述問(wèn)題。
本發(fā)明特征在于，它含有1.雙折射外腔回饋位移測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，含有微片Nd:YAG單頻線偏振激光器、雙折射外腔回饋和信號(hào)探測(cè)與處理三個(gè)部分，其中A微片Nd:YAG單頻線偏振激光器，含有帶尾纖的LD泵浦源1，產(chǎn)生泵浦光；準(zhǔn)直聚焦透鏡組2；全內(nèi)腔Nd:YAG晶體3，它的左、右兩個(gè)表面構(gòu)成激光諧振腔，所述準(zhǔn)直聚焦透鏡組2把帶尾纖的LD泵浦源1輸出的泵浦光匯聚于Nd:YAG晶體表面，使之產(chǎn)生單頻線偏振激光；B雙折射外腔回饋，所述的雙折射外腔回饋含有分束器4，把所述微片Nd:YAG單頻線偏振激光器輸出的光分成兩部分一部分用于回饋，另一部分用于光強(qiáng)探測(cè)；45度波片5，該波片的快、慢軸分別和所述微片Nd:YAG單頻線偏振激光器輸出的用于回饋的單頻線偏振光成45度夾角；衰減器6，接收并衰減所述45度波片5的輸出光，以控制所述微片Nd:YAG單頻線偏振激光器的回饋水平，防止模跳變的產(chǎn)生；外腔回饋反射鏡7，作外部反射物用，接收所述衰減器6的輸出光，把激光回饋至所述激光諧振腔；壓電陶瓷PZT 8，固定在所述外腔回饋反射鏡7的沿輸入光方向的外側(cè)，以便在輸入電壓的作用下，該壓電陶瓷PZT 8推動(dòng)外腔回饋反射鏡7沿激光軸線方向左、右移動(dòng)；C信號(hào)探測(cè)與處理部分，含有偏振分光棱鏡9，把分束器4輸出的偏振光在空間上分成兩路具有90度位相差的X向、Y向光強(qiáng)余弦分量；光電探測(cè)器10、11，共兩個(gè)，分別探測(cè)所述偏振分光棱鏡9輸出的X向和Y向兩個(gè)光強(qiáng)余弦分量；放大和濾波電路12，兩個(gè)輸入端分別與所述光電探測(cè)器10、11的輸出端相連，對(duì)所述光電探測(cè)器接收到的信號(hào)進(jìn)行放大和濾波；電壓比較電路13，兩個(gè)輸入端分別與所述放大和濾波電路12的兩個(gè)輸出端相連，通過(guò)在電壓比較電路13中預(yù)設(shè)一個(gè)對(duì)應(yīng)于閾值光強(qiáng)的閾值電壓，控制兩路輸入信號(hào)，以便在外腔回饋反射鏡7移動(dòng)二分之一光波長(zhǎng)的位移，使外腔長(zhǎng)改變二分之一光波長(zhǎng)的一個(gè)周期內(nèi)，所述的兩路信號(hào)組合后共得到以下四個(gè)互不相同的偏振區(qū)域X向偏振光、X向和Y向偏振光共存區(qū)，Y向偏振光以及無(wú)光區(qū)，所述四個(gè)偏振區(qū)域中的每一個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)被測(cè)外部反射物的八分之一光波長(zhǎng)位移；其余處理電路14，依次包括相互關(guān)聯(lián)的邏輯判向、計(jì)數(shù)以及數(shù)字顯示電路，當(dāng)外腔回饋反射鏡7正向或者反向移動(dòng)時(shí)，所述四個(gè)偏振區(qū)域在兩路信號(hào)組合中出現(xiàn)的順序不同；通過(guò)判別偏振區(qū)域數(shù)及其出現(xiàn)的順序變化即能給出運(yùn)動(dòng)位移的大小和方向。
本發(fā)明的特征還在于，所述的45度波片5是一個(gè)延遲量為45度的晶體石英楔，或者所述的45度波片5由一個(gè)玻璃片和夾在該玻璃片上下兩端的一個(gè)機(jī)械應(yīng)力發(fā)生器構(gòu)成。
本發(fā)明提供了一種雙折射外腔回饋位移測(cè)量系統(tǒng)，分辨率可達(dá)八分之一波長(zhǎng)，對(duì)于1.064μm的Nd:YAG激光器，系統(tǒng)分辨率為133nm。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊，性價(jià)比高，并且易于實(shí)現(xiàn)位移方向的識(shí)別以及高分辨率等特點(diǎn)。


圖1本發(fā)明所述雙折射外腔回饋位移測(cè)量系統(tǒng)實(shí)施實(shí)例之一。
圖2本發(fā)明所述雙折射外腔回饋位移測(cè)量系統(tǒng)實(shí)施實(shí)例之二。
圖3本發(fā)明所述雙折射外腔回饋位移測(cè)量系統(tǒng)實(shí)施實(shí)例之三。
圖4雙折射外腔回饋位移測(cè)量系統(tǒng)坐標(biāo)系示意圖。
圖5數(shù)值模擬的X向、Y向偏振光的回饋光強(qiáng)曲線圖。
圖6實(shí)驗(yàn)得到的回饋過(guò)程中X向、Y向偏振光的回饋光強(qiáng)曲線圖。
圖7引入閾值光強(qiáng)后產(chǎn)生四個(gè)偏振區(qū)域的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)裝置(實(shí)例一)如圖1所示。圖1中，1是帶尾纖輸出的半導(dǎo)體激光器，用作泵浦源；2是準(zhǔn)直聚焦透鏡組，把泵浦光聚焦于3的表面；3是激光增益介質(zhì)-Nd:YAG晶體，3的兩個(gè)表面構(gòu)成激光諧振腔；4是分束器，把激光器輸出光分成兩部分，其中一部分用于回饋，另一部分用作信號(hào)探測(cè)；5是一個(gè)位相延遲量為45度的波片，其快、慢軸和激光器輸出光的偏振方向夾角為45度；6是衰減器，用于控制回饋水平，防止模跳變的產(chǎn)生；7為外腔回饋反射鏡，反射率50％；8為壓電陶瓷PZT，它固定在所述外腔回饋反射鏡7上，在輸入電壓的作用下，它推動(dòng)所述外腔回饋反射鏡7沿激光軸線方向左、右移動(dòng)；4、5、6、7以及Nd:YAG晶體3的輸出面共同構(gòu)成雙折射外腔回饋；9為偏振分光棱鏡(渥拉斯頓棱鏡)；10和11為兩個(gè)光電探測(cè)器；9、10和11構(gòu)成信號(hào)接受裝置，其探測(cè)到的信號(hào)輸入到放大和濾波電路12中，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大和濾波后輸入到電壓比較電路13中，通過(guò)引入閾值電壓，得到兩路信號(hào)，所述的兩路信號(hào)其組合構(gòu)成四個(gè)偏振區(qū)域，這兩路信號(hào)輸入其余處理電路14，包括邏輯判向、計(jì)數(shù)以及數(shù)字顯示電路，給出被測(cè)物運(yùn)動(dòng)位移的大小和方向。
本發(fā)明的原理如下建立如圖4所示的坐標(biāo)系，Z軸為Nd:YAG激光器輸出光的傳播方向。激光的電場(chǎng)方向E分別與X軸、Y軸成45度。雙折射外腔回饋中波片5的快、慢軸(即o軸、e軸)分別與X軸、Y軸重合。偏振分光棱鏡9的兩光軸分別與X軸、Y軸重合。
單模Nd:YAG激光器在光回饋下，閾值增益的變化量Δg為Δg=g-g0=-ζ2ndcos(ω2Lc),---(1)]]>式中，g為有光回饋時(shí)的閾值增益，g0為無(wú)光回饋時(shí)的閾值增益，ζ為光回饋因子正比于外腔反射鏡的反射系數(shù)，n為Nd:YAG晶體的折射率，d為Nd:YAG晶體的厚度，ω為激光角頻率，c為真空中的光速，L為激光器外腔長(zhǎng)。
電場(chǎng)E在雙折射外腔中，沿波片的o軸和e軸方向被分解為Eo，Ee。被外腔反射鏡反饋回激光諧振腔的Eo，Ee分別與腔內(nèi)電場(chǎng)E的X向、Y向分量EX，EY作用，在X、Y方向上分別調(diào)制了激光器的閾值增益，如下ΔgX=-ζ2ndcos(ω2Lc),---(2)]]>ΔgY=-ζ2ndcos(ω2Lc+2δ),---(3)]]>式中，δ為雙折射外腔中波片引起的Eo，Ee之間的附加相位差。
由于回饋時(shí)激光強(qiáng)度的變化正比于閾值增益的變化，即I＝I0-kΔg，(4)式中，I0為沒(méi)有回饋時(shí)的初始光強(qiáng)，k為一常量。
則光回饋下，激光器在X、Y方向上的光強(qiáng)分量為
IX＝IX0+ζk/2nd·cos(2ωL/c)，(5)IY＝IY0+ζk/2nd·cos(2ωL/c+2δ)，(6)式中，IX和IY為光回饋時(shí)X向、Y向的光強(qiáng)，IX0和IY0為沒(méi)有光回饋時(shí)X向、Y向的初始光強(qiáng)。
對(duì)于光回饋系統(tǒng)，假設(shè)被測(cè)物位移變化為ΔL，那么外部物體的位移引起的位相變化為 由式(7)可知，物體每改變二分之一光波長(zhǎng)的位移，激光強(qiáng)度波動(dòng)一個(gè)周期。
當(dāng)外腔回饋中的波片延遲量為45度時(shí)，雙折射外腔回饋位移測(cè)量系統(tǒng)中X向、Y向的光強(qiáng)表達(dá)式為IX＝IX0+ζk/2nd·cos(2ωΔL/c)(8)IY＝IY0+ζk/2nd·cos(2ωΔL/c+π/2)(9)由以上兩式可知，外腔回饋反射鏡每移動(dòng)二分之一光波長(zhǎng)的位移，X、Y方向偏振光各自光強(qiáng)變化一個(gè)余弦條紋，而且兩條紋間有一個(gè)相位差π/2，外腔在伸長(zhǎng)時(shí)Y方向偏振光回饋曲線超前于X方向，而在外腔縮短時(shí)Y方向偏振光回饋曲線落后于X方向。根據(jù)式(8)和(9)進(jìn)行仿真分析，數(shù)值模擬得到光回饋過(guò)程中X、Y方向偏振光的回饋光強(qiáng)曲線，如圖5所示。
當(dāng)外腔回饋鏡7在壓電陶瓷PZT8的推動(dòng)下，沿激光軸線左右移動(dòng)時(shí)，連續(xù)改變外腔長(zhǎng)，光電接收器10、11得到的激光強(qiáng)度曲線如圖6所示。其中，實(shí)點(diǎn)線為X方向光回饋激光強(qiáng)度曲線，圈點(diǎn)線為Y方向光回饋激光強(qiáng)度曲線，三角波為壓電陶瓷PZT驅(qū)動(dòng)被測(cè)物體的驅(qū)動(dòng)電壓曲線。兩方向偏振光回饋曲線因外腔反射鏡移動(dòng)方向不同而出現(xiàn)二者間超前或落后的關(guān)系可以實(shí)現(xiàn)判向。圖6的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和圖5的數(shù)值模擬結(jié)果相吻合。
引入一個(gè)閾值光強(qiáng)Ith，在電路上通過(guò)電壓比較電路13來(lái)實(shí)現(xiàn)，那么，X、Y方向偏振光小于Ith的部分就可以忽略，得到圖7所示的信號(hào)。這樣，外腔長(zhǎng)改變二分之一光波長(zhǎng)的一個(gè)周期內(nèi)，X、Y方向偏振光回饋曲線被等分成四個(gè)區(qū)域X向偏振光，X向和Y向偏振光共存區(qū)，Y向偏振光以及無(wú)光區(qū)，每個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)被測(cè)物八分之一光波長(zhǎng)位移。當(dāng)壓電陶瓷PZT電壓增加，即被測(cè)物體向回饋腔長(zhǎng)減小的方向移動(dòng)時(shí)，四個(gè)區(qū)出現(xiàn)的順序是無(wú)光區(qū)，X向偏振光，X向和Y向偏振光共存區(qū)，Y向偏振光，無(wú)光區(qū)；當(dāng)壓電陶瓷PZT電壓減小，即被測(cè)物體向回饋腔長(zhǎng)增加的方向移動(dòng)時(shí)，四個(gè)區(qū)出現(xiàn)的順序是無(wú)光區(qū)，Y向偏振光，X向和Y向偏振光共存區(qū)，X光區(qū)，無(wú)光區(qū)；被測(cè)物體位移方向不同時(shí)，四個(gè)區(qū)出現(xiàn)的順序不同，通過(guò)信號(hào)處理可以很方便實(shí)現(xiàn)物體位移方向的辨識(shí)。
本發(fā)明的實(shí)例二的原理結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。圖3和圖1所示的結(jié)構(gòu)基本相同，1至14共十四個(gè)元件除5外與圖1都相同，此處不再重復(fù)。5為晶體石英楔；由于晶體石英的雙折射效應(yīng)，使得此石英楔在X向和Y向產(chǎn)生45度相位差，4、5、6、7以及Nd:YAG晶體3的輸出面共同構(gòu)成雙折射外腔回饋。系統(tǒng)分辨率仍然是八分之一光波長(zhǎng)，可識(shí)別被測(cè)物體位移方向。
本發(fā)明的實(shí)例三的原理結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。圖3和圖1所示的結(jié)構(gòu)基本相同，1至14共十四個(gè)元件除5外與圖1都相同，此處不再重復(fù)。5為一玻璃片；15為應(yīng)力施加裝置，它沿垂直激光器的軸線方向?qū)ΣＡ?施加一個(gè)應(yīng)力，由于應(yīng)力—雙折射效應(yīng)，使得此玻璃片在X向和Y向產(chǎn)生相位差，等同于一個(gè)雙折射元件。4、5、6、7、15以及Nd:YAG晶體3的輸出面共同構(gòu)成雙折射外腔回饋。
本發(fā)明提供了一種雙折射外腔回饋位移測(cè)量系統(tǒng)，該裝置應(yīng)用LD泵浦的單頻微片Nd:YAG激光器、衰減器、45度波片和外部反射鏡構(gòu)成雙折射外腔回饋位移測(cè)量系統(tǒng)。外部反射鏡固定在被測(cè)物體上，當(dāng)被測(cè)物沿激光軸線移動(dòng)時(shí)，在輸出端的X和Y方向得到兩路相位差為90度的余弦信號(hào)。被測(cè)物每移動(dòng)二分之一波長(zhǎng)，激光器輸出光強(qiáng)改變一個(gè)條紋。引入閾值光強(qiáng)后，一個(gè)周期的激光光強(qiáng)分成四個(gè)偏振區(qū)域X向偏振光，X向和Y向偏振光共存區(qū)，Y向偏振光以及無(wú)光區(qū)，每個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)被測(cè)物八分之一光波長(zhǎng)即133nm的位移，探測(cè)偏振區(qū)域數(shù)即可得到被測(cè)物體的位移量；當(dāng)被測(cè)物體移動(dòng)方向變化時(shí)，每個(gè)周期內(nèi)的四個(gè)偏振區(qū)出現(xiàn)的順序也發(fā)生改變，由此可以判別物體位移方向。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊，性價(jià)比高，并且易于實(shí)現(xiàn)位移方向的識(shí)別以及高分辨率等特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.雙折射外腔回饋位移測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，含有微片Nd:YAG單頻線偏振激光器、雙折射外腔回饋和信號(hào)探測(cè)與處理三個(gè)部分，其中A微片Nd:YAG單頻線偏振激光器，含有帶尾纖的LD泵浦源(1)，產(chǎn)生泵浦光；準(zhǔn)直聚焦透鏡組(2)；全內(nèi)腔Nd:YAG晶體(3)，它的左、右兩個(gè)表面構(gòu)成激光諧振腔，所述準(zhǔn)直聚焦透鏡組(2)把帶尾纖的LD泵浦源(1)輸出的泵浦光匯聚于Nd:YAG晶體表面，使之產(chǎn)生單頻線偏振激光；B雙折射外腔回饋，所述的雙折射外腔回饋含有分束器(4)，把所述微片Nd:YAG單頻線偏振激光器輸出的光分成兩部分一部分用于回饋，另一部分用于光強(qiáng)探測(cè)；45度波片(5)，該波片的快、慢軸分別和所述微片Nd:YAG單頻線偏振激光器輸出的用于回饋的單頻線偏振光成45度夾角；衰減器(6)，接收并衰減所述45度波片(5)的輸出光，以控制所述微片Nd:YAG單頻線偏振激光器的回饋水平，防止模跳變的產(chǎn)生；外腔回饋反射鏡(7)，作外部反射物用，接收所述衰減器(6)的輸出光，把激光回饋至所述激光諧振腔；壓電陶瓷PZT(8)，固定在所述外腔回饋反射鏡(7)的沿輸入光方向的外側(cè)，以便在輸入電壓的作用下，該壓電陶瓷PZT(8)推動(dòng)外腔回饋反射鏡(7)沿激光軸線方向左、右移動(dòng)；C信號(hào)探測(cè)與處理部分，含有偏振分光棱鏡(9)，把分束器(4)輸出的偏振光在空間上分成兩路具有90度位相差的X向、Y向光強(qiáng)余弦分量；光電探測(cè)器(10)、(11)，共兩個(gè)，分別探測(cè)所述偏振分光棱鏡(9)輸出的X向和Y向兩個(gè)光強(qiáng)余弦分量；放大和濾波電路(12)，兩個(gè)輸入端分別與所述光電探測(cè)器(10)、(11)的輸出端相連，對(duì)所述光電探測(cè)器接收到的信號(hào)進(jìn)行放大和濾波；電壓比較電路(13)，兩個(gè)輸入端分別與所述放大和濾波電路(12)的兩個(gè)輸出端相連，通過(guò)在電壓比較電路(13)中預(yù)設(shè)一個(gè)對(duì)應(yīng)于閾值光強(qiáng)的閾值電壓，控制兩路輸入信號(hào)，以便在外腔回饋反射鏡(7)移動(dòng)二分之一光波長(zhǎng)的位移，使外腔長(zhǎng)改變二分之一光波長(zhǎng)的一個(gè)周期內(nèi)，所述的兩路信號(hào)組合后共得到以下四個(gè)互不相同的偏振區(qū)域X向偏振光、X向和Y向偏振光共存區(qū)，Y向偏振光以及無(wú)光區(qū)，所述四個(gè)偏振區(qū)域中的每一個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)被測(cè)外部反射物的八分之一光波長(zhǎng)位移；其余處理電路(14)，依次包括相互關(guān)聯(lián)的邏輯判向、計(jì)數(shù)以及數(shù)字顯示電路，當(dāng)外腔回饋反射鏡7正向或者反向移動(dòng)時(shí)，所述四個(gè)偏振區(qū)域在兩路信號(hào)組合中出現(xiàn)的順序不同；通過(guò)判別偏振區(qū)域數(shù)及其出現(xiàn)的順序變化即能給出運(yùn)動(dòng)位移的大小和方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙折射外腔回饋位移測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述的45度波片(5)是一個(gè)延遲量為45度的晶體石英楔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙折射外腔回饋位移測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述的45度波片(5)由一個(gè)玻璃片和夾在該玻璃片上下兩端的一個(gè)機(jī)械應(yīng)力發(fā)生器構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明屬于激光測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于應(yīng)用LD泵浦的單頻微片Nd:YAG激光器、雙折射外腔回饋和測(cè)量電路構(gòu)成雙折射外腔回饋位移測(cè)量系統(tǒng)。當(dāng)被測(cè)物沿激光軸線移動(dòng)時(shí)，在輸出端的X和Y方向得到兩路相位差為90度的余弦信號(hào)。被測(cè)物每移動(dòng)二分之一波長(zhǎng)，激光器輸出光強(qiáng)改變一個(gè)條紋。引入閾值光強(qiáng)后，一個(gè)周期的激光光強(qiáng)分成四個(gè)偏振區(qū)域，每個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)被測(cè)物八分之一光波長(zhǎng)位移，探測(cè)偏振區(qū)域數(shù)即可得到被測(cè)物體的位移量；當(dāng)被測(cè)物體移動(dòng)方向變化時(shí)，每個(gè)周期內(nèi)的四個(gè)偏振區(qū)出現(xiàn)的順序也發(fā)生改變，由此可以判別物體位移方向。該裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊、性價(jià)比高、易判向、體積小的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01B11/02GK101021563SQ20071006445
公開(kāi)日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2007年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月16日
發(fā)明者張書(shū)練, 談宜東 申請(qǐng)人:清華大學(xué)