纳米精度位移与振动干涉测量装置制造方法及图纸

一种纳米精度位移与振动干涉测量装置，包括带有第一驱动电源（２）的光源（３）和连接到计算机（１１）上的模数转换器（１０），其特征在于由带有温度控制器（４）的光源（３）发射的光束通过第一段光纤（３０１）、隔离器（１６）和第二段光纤（３０２），由第一合波元件（７）的第二端口（ｂ）射入，从第一合波元件（７）的第三端口（ｃ）射出后，同样再通过第三段光纤（３０３），由耦合器（８）的第一端口（Ｐ１）射入，从耦合器（８）的第三端口（Ｐ３）射出后，经过第四段光纤（３０４）由第二合波元件（１５）的第一端口（ｄ）射入，从第二合波元件（１５）的第三端口（ｆ）射出后，再经过第五段光纤（３０５）和准直器（１７）后，透过部分反射元件（１８）射到被测物体（１９）上；由带有第二驱动电源（５）的准直光源（６）发射的可见光通过第六段光纤（６０１），从第一合波元件（７）的第一端口（ａ）入射，从第一合波元件（７）的第三端口（ｃ）出射后，再经过第三段光纤（３０３）由耦合器（８）的第一端口（Ｐ１）射入，从耦合器（８）的第三端口（Ｐ３）射出后，经过第四段光纤（３０４）由第二合波元件（１５）的第一端口（ｄ）射入，从第二合波元件（１５）的第三端口（ｆ）射出后，再经过第五段光纤（３０５）和准直器（１７）后，透过部分反射元件（１８）射到被测物体（１９）上；带有第三驱动电源（１３）的激振光源（１４）发射的光束通过第七段光纤（１４０１），由第二合波元件（１５）的第二端口（ｅ）入射，从第二合波元件（１５）的第三端口（ｆ）射出后，再经过第五段光纤（３０５）和准直器（１７）后，透过部分反射元件（１８）射到被测物体（１９）上；由耦合器（８）的第二端口（Ｐ２）出射的光束通过第八段光纤（８０１）射到第一光电转换元件（９）上；由耦合器（８）的第四端口（Ｐ４）出射的光束通过第九段光纤（８０２）射到第二光电转换元件（１２）上；第一光电转换元件（９）和第二光电转换元件（１２）的输出同时连接到模数转换器（１０）上；在第一驱动电源（２）与模数转换器（１０）之间连接有相位控制器（１）。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及到纳米精度位移与振动干涉测量装置，特别涉及到使用正弦相位调制干涉测量的微位移(小于mm量级)与微振动(小于mm量级)干涉测量装置
技术介绍
在半导体激光干涉仪中，用来提高测量精度的光外差技术可以简单地通过直接调制半导体激光器(以下简称LD)的注入电流来实现。通过调制注入电流，很容易实现干涉信号的相位调制，从而实现位移、距离、面形等参数较高精度的测量。但是在调制LD的注入电流时其输出光强同时被调制，这造成一定的测量误差。为降低作为光源的LD的输出光强被调制引起的测量误差，专利技术人王向朝等提供了一种光频光热调制半导体激光干涉仪(参见在先技术王向朝，王学锋，钱锋，“用半导体激光器的微小位移干涉测量仪，”中国专利申请号99113908.9)。在此干涉仪中，采用了光热技术调制光源波长，使得输出光强被调制的幅度很小，大大提高了测量精度。遗憾的是此干涉仪使用体光学系统，体积较大、抗干扰能力相对较差；测量光束直径较大而不能用来测量尺寸微小的物体的位移；同时，两个光源的使用导致成本增加，调整困难且不实用；并且没有考虑激光器的温度控制措施，温度变化引起的激光器波长漂移将造成测量误差。
技术实现思路
本技术为克服上述在先技术的不足，提供一种纳米精度位移与振动干涉测量装置。本技术引入可见光的准直光源，两个光电转换元件和相位控制器。将克服上述在先技术中调整困难，波长漂移，抗干扰能力较差的问题。本技术的纳米精度位移与振动干涉测量装置，包括带有第一驱动电源2和温度控制器4的光源3由光源3发射的光束通过第一段光纤301、隔离器16和第二段光纤302，由第一合波元件7的第二端口b射入，从第一合波元件7的第三端口c射出后，再通过第三段光纤303，由耦合器8的第一端口P1，同样从耦合器8的第三端口P3射出后，经过第四段光纤304由第二合波元件15的第一端口d射入，从第二合波元件15的第三端口f射出后，再经过第五段光纤305和准直器17后，透过部分反射元件18射到被测物体19上；由带有第二驱动电源5的准直光源6发射的可见光通过第六段光纤601，从第一合波元件7的第一端口a入射，从第一合波元件7的第三端口c出射后，再经过第三段光纤303由耦合器8的第一端口P1射入，同样从耦合器8的第三端口P3射出后，经过第四段光纤304由第二合波元件15的第一端口d射入，从第二合波元件15的第三端口f射出后，再经过第五段光纤305和准直器17后，透过部分反射元件18射到被测物体19上；带有第三驱动电源13的激振光源14发射的光束通过第七段光纤1401，由第二合波元件15的第二端口e入射，从第二合波元件15的第三端口f射出后，再经过第五段光纤305和准直器17后，透过部分反射元件18射到被测物体19上；由耦合器8的第二端口P2出射的光束通过第八段光纤801射到第一光电转换元件9上；由耦合器8的第四端口P4出射的光束通过第九段光纤802射到第二光电转换元件12上；第一光电转换元件9和第二光电转换元件12的输出同时通过模数转换器10连接到计算机11上；在第一驱动电源2与模数转换器10之间连接有相位控制器1。如图1所示。本技术的纳米精度位移与振动干涉测量装置。如上述的结构图1所示。带有第一驱动电源2和温度控制器4的光源3发射光束通过第一段光纤301和隔离器16相连。隔离器16的输出端与第一合波元件7的第二端口b相连。第一合波元件7的第一端口a通过第六段光纤601连接到带有第二驱动电源5的准直光源6。第一合波元件7的第三端口c通过第三段光纤303和耦合器8的第一端口P1相连。耦合器8的第三端口P3通过第四段光纤304连接到第二合波元件15的第一端口d。第二合波元件15的第二端口e通过第七段光纤1401连接到带有第三驱动电源13的激振光源14。第二合波元件15的第三端口f通过第五段光纤305连接到准直器17。部分反射元件18、被测物体19与准直器17同光轴放置。耦合器8的第二端口P2、第四端口P4分别通过第八段光纤801和第九段光纤802连接到第一光电转换元件9和第二光电转换元件12。第一光电转换元件9和第二光电转换元件12均与连接有计算机11的模数转换器10相连。相位控制器1与第一驱动电源2和模数转换器10相连。上面所说的光源3、准直光源6、激振光源14均是半导体激光器(也称激光二极管，简称为LD)，其中准直光源6发射的光是可见光。光源3与准直光源6和激振光源14发射激光束的波长不相等。所说的第一驱动电源2提供直流、正弦交流信号给光源3。所说的第二驱动电源5提供直流信号给准直光源6。所说的第三驱动电源13提供直流和交流信号给激振光源14。所说的第一合波元件7、第二合波元件15是用来实现光束合路的光纤元件，可以是光纤耦合器、或是光纤合波器(复用器)。耦合器8为光纤耦合器。所说的准直器17是指其出射光为平行光的光学元件。所说的部分反射元件18是指可以使一部分光透射，一部分光反射回去的元件。其中一面不反射，或反射率很低(反射率R＜0.005)，或反射光不会返射到光纤中，同时另一面的反射光可以反射回到光纤中，其反射率满足(0.05＜R＜0.45)。所说的第一、第二光电转换元件9和12的响应波长在光源3发射激光的波段，是光电二极管，或是光电池等。所说的相位控制器1控制干涉信号的初始相位。所说的温度控制器4控制光源3的温度，使光源3的温度仅在较小的范围内变化。如上述图1所示的结构，光源3发出的光通过第一段光纤301入射到隔离器16内。隔离器16的出射光通过第二段光纤302入射到第一合波元件7的第二端口b，并从第一合波元件7的第三端口c出射。光路中返回的光束不能通过隔离器16。从第一合波元件7的第三端口c出射的光通过第三段光纤303入射到耦合器8的第一端口P1。其中由耦合器8的第四端口P4出射的光通过第九段光纤802入射到第二光电转换元件12。由耦合器8的第三端口P3出射的光通过第四段光纤304入射到第二合波元件15的第一端口d，从第二合波元件15的第三端口f出射，再通过第五段光纤305入射到准直器17上。经准直器17的准直后出射光束入射到部分反射元件18上，透过部分反射元件18的光束入射到被测物体19上。带有第三驱动电源13的激振光源14发出的光通过第七段光纤1401入射到第二合波元件15的第二端口e，从第二合波元件15的第三端口f出射后，再通过第五段光纤305入射到准直器17上，经过准直器17准直后的出射光透过部分反射元件18照射到被测物体19上，激励被测物体19产生振动。由被测物体19和部分反射元件18反射返回来的光产生干涉后，再通过准直器17和第二合波元件15从耦合器8的第三端口P3进入耦合器8后，从耦合器8的第二端口P2出射，通过第八段光纤801由第一光电转换元件9转换成电信号，输入到模数转换器10内。第一光电转换元件9和第二光电转换元件12输出的电信号同时经过模数转换器10输入到计算机11内进行数据处理后显示其测量结果。上述带有第二驱动电源5的准直光源6发出的光为可见光，通过第六段光纤601由第一合波元件7的第一端口a入射，从第一合波元件7的第三端口c出射后，再通过第三段光纤303由耦合器8的第一端口P1入射，从耦合器8的第三端口本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王向朝，王学锋，刘英明，钱锋，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：实用新型
国别省市：