本實(shí)用新型涉及激光測(cè)量裝置，尤其涉及一種用于激光測(cè)量信號(hào)修正的裝置。

背景技術(shù)：

激光干涉儀是用光波干涉技術(shù)測(cè)量線性位移的光學(xué)測(cè)量?jī)x器。其測(cè)量時(shí)，激光分為兩束，一束為靜止的參考光，另外一束為運(yùn)動(dòng)的測(cè)量光，通過(guò)記錄測(cè)量光運(yùn)動(dòng)時(shí)與參考光的相位差，通過(guò)電子、軟件算法等的處理來(lái)得到運(yùn)動(dòng)的測(cè)量光的移動(dòng)距離。

現(xiàn)有技術(shù)中，激光干涉儀光路如圖3，均是激光從激光器101中輸出后通過(guò)一個(gè)消偏振分光棱鏡102得到穩(wěn)頻光103和工作光，工作光進(jìn)入偏振分光棱鏡104得到線偏光，為了使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更短更緊湊，主要利用偏振分光棱鏡104的反射光束，這樣既可以達(dá)到濾去一個(gè)模式，又可以起到起偏的作用，然后直接擴(kuò)束準(zhǔn)直，再通過(guò)一個(gè)1/4波片105將線偏光變成圓偏振光，然后再進(jìn)入外光路系統(tǒng)106形成參考光和測(cè)量光。然而由于偏振分光棱鏡104反射光的消光比較低，且遠(yuǎn)離激光輸出端，激光在傳輸過(guò)程中由于受到系統(tǒng)中各個(gè)光學(xué)元件以及周圍環(huán)境的影響，偏振態(tài)會(huì)發(fā)生變化，造成輸出的線偏振光本身偏振度較低。另外，偏振分光棱鏡103的角度安裝上如果存在一定的偏差，同樣會(huì)導(dǎo)致出射的偏振光消光比變差。以上這些情況將造成光信號(hào)偏振態(tài)不純，最后光電探測(cè)器108接收到部分未產(chǎn)生干涉的光信號(hào)，產(chǎn)生一個(gè)直流分量，會(huì)造成后續(xù)干涉信號(hào)形成的李薩如圖出現(xiàn)偏心如圖4等異常情況。 另外，現(xiàn)有光路系統(tǒng)在回光信號(hào)的處理上也比較簡(jiǎn)單，僅是通過(guò)一個(gè)1/2波片107，然后經(jīng)過(guò)分光棱鏡分光后分別進(jìn)入到各個(gè)光電探測(cè)器，而實(shí)際上激光擴(kuò)束準(zhǔn)直后仍然存在一定的發(fā)散角，在長(zhǎng)距離測(cè)量情況下，激光發(fā)散后光斑尺寸可能大于光電探測(cè)器接收面的情況如圖5，而激光能量成高斯分布，光斑上不同區(qū)域的光強(qiáng)不同，當(dāng)探測(cè)器的光敏面不在激光的中心時(shí)，干涉信號(hào)的李薩如圖將變成橢圓，如圖6。以上兩種情況，當(dāng)李薩如圖出現(xiàn)偏心或形狀異常的情況，都會(huì)影響電子和軟件系統(tǒng)中的計(jì)算結(jié)果，造成測(cè)量的結(jié)果異常。

現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)如下：

1.現(xiàn)有激光干涉儀測(cè)量系統(tǒng)中一直未考慮輸出激光的線偏振特性的變化。不純的線偏振輸出激光，最后反射回光電探測(cè)器后，除了干涉信號(hào)外，還會(huì)形成一個(gè)直流分量，造成干涉信號(hào)形成的李薩如圖經(jīng)常出現(xiàn)偏心的情況，偏心嚴(yán)重的情況下，會(huì)造成無(wú)法計(jì)算實(shí)際的移動(dòng)距離或使計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)較大誤差。

2.現(xiàn)有激光干涉儀測(cè)量系統(tǒng)，由于未考慮激光光斑發(fā)散的情況，在長(zhǎng)距離測(cè)量時(shí)，由于激光干涉儀測(cè)量系統(tǒng)光斑變大，光電探測(cè)器只能接收到激光信號(hào)上部分的光信號(hào)，由于激光能量呈高斯分布，所以激光光斑上不同位置的光強(qiáng)不同，所以不同位置的干涉信號(hào)光形成的李薩如圖也不同，當(dāng)距離足夠遠(yuǎn)，光斑大于探測(cè)器光敏面時(shí)，光電探測(cè)器偏離光斑中心，形成的干涉信號(hào)圖樣李薩如圖會(huì)變成橢圓等異常的情況， 會(huì)影響系統(tǒng)對(duì)實(shí)際的移動(dòng)距離的計(jì)算。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種用于激光測(cè)量信號(hào)修正的裝置。

本實(shí)用新型的目的：

1.改善現(xiàn)有激光干涉測(cè)量系統(tǒng)中輸出激光的線偏振特性，解決激光干涉儀中測(cè)量信號(hào)形成的李薩如圖經(jīng)常出現(xiàn)偏心的問(wèn)題，提高激光干涉儀測(cè)量的可靠性。

2.解決激光光斑發(fā)散造成的，測(cè)量信號(hào)形成的李薩如圖變成橢圓的問(wèn)題，擴(kuò)大激光干涉儀的測(cè)量距離，優(yōu)化干涉信號(hào)形成的圖樣，提高系統(tǒng)測(cè)量的準(zhǔn)確性。

本實(shí)用新型提供了一種用于激光測(cè)量信號(hào)修正的裝置，包括激光器、消偏振分光棱鏡、偏振分光棱鏡、檢偏系統(tǒng)、外光路系統(tǒng)、聚光透鏡、1/2波片和信號(hào)探測(cè)處理系統(tǒng)，其中，所述激光器射出的激光先后經(jīng)過(guò)所述消偏振分光棱鏡、偏振分光棱鏡形成出射光，所述出射光經(jīng)所述檢偏系統(tǒng)射入所述外光路系統(tǒng)，所述檢偏系統(tǒng)保證了所述出射光的線偏振特性，所述外光路系統(tǒng)射出的信號(hào)光先后經(jīng)過(guò)所述聚光透鏡、1/2波片射入所述信號(hào)探測(cè)處理系統(tǒng)。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述檢偏系統(tǒng)包括按照光路先后次序布置的起偏器和1/4波片。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述檢偏系統(tǒng)包括按照光路先后次序布置的偏振棱鏡和1/4波片。

本實(shí)用新型的有益效果是：通過(guò)上述方案，一方面，在激光輸出的準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)后增加一個(gè)檢偏系統(tǒng)，這樣可保證出射激光的線偏振特性，濾除了后續(xù)測(cè)量信號(hào)中的直流分量，不需要在后續(xù)多個(gè)光電探測(cè)器前加入檢偏器，干涉信號(hào)形成的李薩如圖就不會(huì)出現(xiàn)偏心的現(xiàn)象；另一方面，在激光接收的光路中增加一個(gè)聚光透鏡，只要透鏡尺寸足夠大，就可將反射回來(lái)的信號(hào)光斑縮小，使其光斑尺寸遠(yuǎn)小于光電探測(cè)器光敏面尺寸，這樣即使在移動(dòng)反射鏡時(shí)，反射光斑能量也會(huì)全部被光電探測(cè)器接收到，從而形成的干涉信號(hào)圖樣李薩如圖就會(huì)成標(biāo)準(zhǔn)的圓形。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型一種用于激光測(cè)量信號(hào)修正的裝置的示意圖。

圖2是本實(shí)用新型一種用于激光測(cè)量信號(hào)修正的裝置的聚光后干涉信號(hào)光斑與光敏面的示意圖。

圖3是傳統(tǒng)激光干涉儀測(cè)量的系統(tǒng)圖。

圖4是傳統(tǒng)激光干涉儀測(cè)量的干涉信號(hào)形成的李薩如圖。

圖5是傳統(tǒng)激光干涉儀測(cè)量的光敏面在激光光斑中心時(shí)的李薩如圖。

圖6是傳統(tǒng)激光干涉儀測(cè)量的光敏面不在激光光斑中心時(shí)的李薩如圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖說(shuō)明及具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1至圖2中的附圖標(biāo)號(hào)為：激光器1；消偏振分光棱鏡2；穩(wěn)頻信號(hào)光3；偏振分光棱鏡4；起偏器5；出射光6；1/4波片7；外光路系統(tǒng)8；聚光透鏡9；1/2波片10；信號(hào)光11；信號(hào)探測(cè)處理系統(tǒng)12。

如圖1所示，一種用于激光測(cè)量信號(hào)修正的裝置，包括激光器1、消偏振分光棱鏡2、偏振分光棱鏡4、檢偏系統(tǒng)、外光路系統(tǒng)8、聚光透鏡9、1/2波片10和信號(hào)探測(cè)處理系統(tǒng)12，其中，所述激光器1射出的激光先后經(jīng)過(guò)所述消偏振分光棱鏡2、偏振分光棱鏡4形成出射光6，所述出射光6經(jīng)所述檢偏系統(tǒng)射入所述外光路系統(tǒng)8，所述檢偏系統(tǒng)保證了所述出射光6的線偏振特性，所述外光路系統(tǒng)8射出的信號(hào)光先后經(jīng)過(guò)所述聚光透鏡9、1/2波片10射入所述信號(hào)探測(cè)處理系統(tǒng)12，消偏振分光棱鏡2射出穩(wěn)頻信號(hào)光3。

如圖1所示，所述檢偏系統(tǒng)包括按照光路先后次序布置的起偏器5和1/4波片7。

如圖1所示，所述檢偏系統(tǒng)包括按照光路先后次序布置的偏振棱鏡和1/4波片7。

如圖1所示，所述信號(hào)探測(cè)處理系統(tǒng)12包括光電探測(cè)器。

如圖1所示，所述外光路系統(tǒng)8包括一個(gè)偏振分光棱鏡和兩個(gè)角反射鏡，其中一個(gè)角反射鏡固定，形成參考光，另一個(gè)角反射鏡可移動(dòng)，用于反射測(cè)量光。

本實(shí)用新型提供的一種用于激光測(cè)量信號(hào)修正的裝置的工作原理為：

（1）在激光輸出的準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)后增加一個(gè)起偏器5或其他的偏振器件，這樣可保證出射激光的線偏振特性，濾除了后續(xù)測(cè)量信號(hào)中的直流分量，該起偏器5還可以與1/4波片7形成一個(gè)檢偏系統(tǒng)，不需要在后續(xù)多個(gè)光電探測(cè)器前加入檢偏器，干涉信號(hào)形成的李薩如圖就不會(huì)出現(xiàn)偏心的現(xiàn)象。

（2）在激光接收的光路中增加一個(gè)聚光透鏡9。只要透鏡9尺寸參數(shù)合理，就可將反射回來(lái)的信號(hào)光斑縮小，使其光斑14的尺寸遠(yuǎn)小于光電探測(cè)器的光敏面13的尺寸（如圖2所示）。另外，聚光透鏡9的位置有嚴(yán)格要求，必須保證光斑的聚焦點(diǎn)在光電探測(cè)器的光敏面13附近，加入聚光透鏡9后形成的干涉光信號(hào)光斑如圖2，這樣即使在移動(dòng)反射鏡時(shí)，反射光斑能量也會(huì)比較容易的全部被光電探測(cè)器接收到，從而形成的干涉信號(hào)圖樣李薩如圖就會(huì)成標(biāo)準(zhǔn)的圓形。

本實(shí)用新型提供的一種用于激光測(cè)量信號(hào)修正的裝置的優(yōu)點(diǎn)為：

(1)測(cè)量信號(hào)得到的李薩如圖不會(huì)出現(xiàn)偏心或者橢圓的情況，有效提高了對(duì)測(cè)量距離的計(jì)算的準(zhǔn)確性，提高了系統(tǒng)的可靠性。

(2)由于在信號(hào)接收端增加了聚焦透鏡9，可以有效縮小反射信號(hào)光斑，集中信號(hào)光能量，提高了系統(tǒng)的測(cè)量距離。

(3)在激光輸出位置加入的起偏器5或其他的偏振器件，能夠改善輸出激光的偏振特性，與1/4波片7組成檢偏系統(tǒng)，保證輸出線偏振光的純凈。

（4）在信號(hào)接收端固定的一個(gè)聚光透鏡9或具有聚光效果的系統(tǒng)，可以增加系統(tǒng)測(cè)量的距離，能夠?qū)⒎瓷浼す夤獍呖s小，集中光斑能量，將信號(hào)光全部打道光電探測(cè)器光敏面上。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。