技術(shù)特征：

1.一種基于變頻干涉原理的飛秒激光測長裝置，其特征在于：包括重復(fù)頻率可以控制的飛秒激光頻率梳、偏振片、折光鏡、偏振分光鏡、精密位移平臺、參考反射鏡、測量物鏡、光電探測器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)；

飛秒激光頻率梳用于產(chǎn)生重復(fù)頻率f_req的飛秒激光，偏振片用于調(diào)整激光偏振方向，折光鏡用于進(jìn)行反射測量光；偏振分光鏡將飛秒激光一分為二，分別去往參考臂和測量臂，精密位移平臺用于微調(diào)參考臂的臂長，參考鏡為將參考臂的參考光反射回去，測量物鏡用于將照射到測量臂上待測目標(biāo)的測量光反射回去，光電探測器，用于將光信號變成電信號，并根據(jù)其信號的強(qiáng)弱判定是否出于最佳相干重疊狀態(tài)；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于測量光電探測器的信號并將其傳給計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)用于計(jì)算飛秒激光的節(jié)距以及求解節(jié)距個(gè)數(shù)，并給出距離測量結(jié)果。

2.一種基于變頻干涉原理的飛秒激光測長裝置的測長方法，其特征在于，實(shí)現(xiàn)步驟如下：

1)基于變頻干涉原理的飛秒激光測長裝置采用重復(fù)頻率可以控制的飛秒激光頻率梳(1)，偏振片(2)，折光鏡(3)，偏振分光鏡(4)，精密位移平臺(5)，參考反射鏡(6)，測量物鏡(7)，光電探測器(8)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(9)，計(jì)算機(jī)(10)進(jìn)行測量時(shí)：

設(shè)飛秒激光頻率梳(1)的重復(fù)頻率為f_rep＝f₁，其“干涉節(jié)距”l_p1＝c/f₁；通過調(diào)節(jié)獲得測量參考臂長L_c1，獲得相干重疊現(xiàn)象，確定0距離刻度線AB，則有干涉測長方程為：

$L_D+L_{c1}=\frac{M\·l_{p1}}{2}+L_{c1}---\left(1\right)$

其中，l_p1＝c/f₁為對應(yīng)于飛秒激光重復(fù)頻率f₁的“干涉節(jié)距”，待測距離L_D；M為測量臂與參考臂L_c1間的距離差值包含的測量節(jié)距l(xiāng)_p1的整倍數(shù)值；AB為初始零距離位置線，即測量物鏡(7)在該位置時(shí)，參考臂與測量臂的光程差為0；

僅微調(diào)飛秒激光重復(fù)頻率為f₂，并且滿足條件f₂與f₁沒有簡單的倍數(shù)關(guān)系；其“干涉節(jié)距”l_p2＝c/f₂，通過調(diào)節(jié)獲得測量參考臂長L_c2，獲得相干重疊現(xiàn)象，則有干涉測距方程為：

$L_D=\frac{N\·l_{p2}}{2}+L_{c1}-L_{c2}---\left(2\right)$

其中，l_p2＝c/f₂為對應(yīng)于飛秒激光重復(fù)頻率f₂的“干涉節(jié)距”，待測距離L_D；N為測量臂與參考臂L_c2間的光程差對應(yīng)的距離差值包含的測量節(jié)距l(xiāng)_p2的整倍數(shù)值；

由于測長裝置的量程是有限的，設(shè)其最大量程為L_Dm，則有由式(2)和(1)所測距離L_D均相等，且L_D≤L_Dm，可得：

M·l_p1-N·l_p2＝L_c1-L_c2 (3)

在M·l_p1＜2L_Dm和N·l_p2＜2L_Dm條件下解不定方程(3)的唯一整數(shù)解M、N；

若整數(shù)解唯一，則由式(1)計(jì)算獲得被測距離L_D；

若整數(shù)解不唯一，則需要繼續(xù)微調(diào)飛秒激光重復(fù)頻率為f₃，并且滿足條件f₃與f₁和f₂均沒有簡單的倍數(shù)關(guān)系，其“干涉節(jié)距”l_p3＝c/f₃；通過調(diào)節(jié)獲得測量參考臂長L_c3，獲得干涉現(xiàn)象，則有干涉測距方程為：

$L_D=\frac{Q\·l_{p3}}{2}+L_{c1}-L_{c3}---\left(4\right)$

其中，l_p3＝c/f₃為對應(yīng)于飛秒激光重復(fù)頻率f₃的“干涉節(jié)距”，Q為待測距離L_D與測量臂L_c3間的距離差值包含的測量節(jié)距l(xiāng)_p3的整倍數(shù)值；

可得：

M·l_p1-Q·l_p3＝L_c1-L_c3 (5)

在式(1)(2)的解M上求解滿足Q·l_p3＜2L_Dm條件下，不定方程(3)的唯一整數(shù)解M、Q；

若整數(shù)解唯一，則由式(3)計(jì)算獲得被測距離L_D，否則重復(fù)該過程，直到尋找到唯一解為止，獲得待測距離L_D；

2)基于變頻干涉原理的飛秒激光測長裝置采用重復(fù)頻率可以控制的飛秒激光頻率梳(1)，偏振片(2)，折光鏡(3)，偏振分光鏡(4)，參考反射鏡(6)，測量物鏡(7)，光電探測器(8)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(9)，計(jì)算機(jī)(10)進(jìn)行測量時(shí)：

設(shè)定測量裝置的參考臂長為固定不變的恒定值L_c；

通過調(diào)節(jié)飛秒激光頻率梳1的重復(fù)頻率獲得相干重疊現(xiàn)象，設(shè)此時(shí)其重復(fù)頻率為f_rep＝f₁，其“干涉節(jié)距”l_p1＝c/f₁，則有干涉測距方程為：

$L_D+L_c=\frac{M\·l_{p1}}{2}+L_c---\left(1\right)$

其中，l_p1＝c/f₁為對應(yīng)于飛秒激光重復(fù)頻率f₁的“干涉節(jié)距”，待測距離L_D；M為測量臂與參考臂L_c間的距離差值包含的測量節(jié)距l(xiāng)_p1的整倍數(shù)值；

其它不變，僅微調(diào)飛秒激光頻率梳(1)的重復(fù)頻率獲得相干重疊現(xiàn)象，設(shè)此時(shí)其重復(fù)頻率為f_rep＝f₂，其“干涉節(jié)距”l_p2＝c/f₂，則有干涉測距方程為：

$L_D+L_c=\frac{N\·l_{p2}}{2}+L_c---\left(2\right)$

其中，l_p2＝c/f₂為對應(yīng)于飛秒激光重復(fù)頻率f₂的“干涉節(jié)距”，待測距離L_D；N為測量臂與參考臂L_c間的距離差值包含的測量節(jié)距l(xiāng)_p2的整倍數(shù)值；

由于測長裝置的量程是有限的，設(shè)其最大量程為L_Dm，則有由式(2)和(1)所測距離L_D均相等，且L_D≤L_Dm，可得：

M·l_p1＝N·l_p2 (3)

在M·l_p1＜2L_Dm和N·l_p2＜2L_Dm條件下解不定方程(3)的唯一整數(shù)解M、N；

若整數(shù)解唯一，則由式(1)計(jì)算獲得被測距離L_D；

若整數(shù)解不唯一，則需要繼續(xù)微調(diào)飛秒激光重復(fù)頻率獲得干涉現(xiàn)象，設(shè)此時(shí)其重復(fù)頻率為f_rep＝f₃，其“干涉節(jié)距”l_p3＝c/f₃，則有干涉測距方程為：

$L_D+L_c=\frac{Q\·l_{p3}}{2}+L_c---\left(4\right)$

其中，l_p3＝c/f₃為對應(yīng)于飛秒激光重復(fù)頻率f₃的“干涉節(jié)距”，待測距離L_D；Q為測量臂與參考臂L_c間的距離差值包含的測量節(jié)距l(xiāng)_p3的整倍數(shù)值，

可得：

M·l_p1＝Q·l_p3 (5)

在式(1)(2)的解M上求解滿足Q·l_p3＜2L_Dm條件下，不定方程(5)的唯一整數(shù)解M、Q；

若整數(shù)解唯一，則由式(3)計(jì)算獲得被測距離L_D；否則重復(fù)該過程，直到尋找到唯一解為止，獲得待測距離L_D。