本发明专利技术涉及衍射光干涉测量系统技术领域，特别是涉及一种衍射光栅干涉光路合束装置及方法。包括激光器、平凸透镜、光电接收器、不规则五角棱镜组、衍射光栅。所述平凸透镜安装于所述激光器的前端，所述不规则五角棱镜组安装于所述平凸透镜的前端，所述衍射光栅安装于所述不规则五角棱镜组的前端，所述激光器、平凸透镜、不规则五角棱镜组、衍射光栅的中心在一条直线上，两个所述光电接收器分别对称安装于不规则五角棱镜组靠近所述平凸透镜的两个平面上。本发明专利技术利用不规则五角镜对称安放，实现同级衍射光准确发生干涉，将两个五角镜的接触面之间胶合设置，大大简化了光路调整工作。大大简化了光路调整工作。大大简化了光路调整工作。
【技术实现步骤摘要】
一种衍射光栅干涉光路合束装置及方法
[0001]本专利技术涉及衍射光干涉测量系统
，特别是涉及一种衍射光栅干涉光路合束装置及方法。
技术介绍
[0002]目前，激光干涉测量原理广泛应用于高精度位移测量中，产生干涉信号的方法决定了整体光机结构的构成，也会影响测量结果稳定性和可靠性。经典干涉测量仪一般采用迈克尔逊型和法布里
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珀罗型干涉测量系统，即通过一到两次的折反射，将光源发射光分路为参考光和反射光，并将两束光在合束探测面上发生干涉，以上两种构型可以归纳为使用几何光学方法将一束光分解为频率相等、振幅方向相同、相位差恒定的两路光。另一种形式是采用物理光学分光方法，采用衍射光栅作为分光元器件，利用入射光经过衍射光栅分解为多级衍射光的方式，选择相同级次的正负衍射光，并通过反射、合束过程，将同级次光束合束在探测面上发生干涉。
[0003]现有技术中的使用几何光学分光方法中所用到的光学器件为普通分光镜、反射镜，光学加工工艺相对简单，但分光部分易受外界激励干扰发生移位现象，导致后端两路光线无法交汇；应用物理分光方法，可以稳定两路光反射角，但后端合束光路调整较为不便，且后端光路合束部分依然会受到外部激励影响而影响干涉条纹质量，因此迫切需要改进。
技术实现思路
[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种衍射光栅干涉光路合束装置及方法，能够优化现有衍射光干涉光路的结构形式，利用不规则五角镜对称安放，实现同级衍射光准确发生干涉，避免外部激励对干涉光路的影响，简化光路结构。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种衍射光栅干涉光路合束装置，包括：激光器；平凸透镜，其安装于所述激光器的前端；不规则五角棱镜组，其安装于所述平凸透镜的前端；衍射光栅，其安装于所述不规则五角棱镜组的前端；所述激光器、平凸透镜、不规则五角棱镜组、衍射光栅的中心在一条直线上；两个光电接收器，两个所述光电接收器分别对称安装于不规则五角棱镜组靠近所述平凸透镜的两个平面上。
[0006]在本专利技术的一实施例中，所述激光器的出光口径与所述平凸透镜之间的距离等于平凸透镜的焦距。
[0007]在本专利技术的一实施例中，所述不规则五角棱镜组包括第一五角镜和第二五角镜，所述第一五角镜和第二五角镜的形状相同，且所述第一五角镜和第二五角镜之间对称设置。
[0008]在本专利技术的一实施例中，所述第一五角镜和第二五角镜的直角长边即为接触面之间胶合设置。
[0009]在本专利技术的一实施例中，所述第一五角镜的长边一侧和第二五角镜的长边一侧均设置有半反半透膜。
[0010]在本专利技术的一实施例中，所述第一五角镜和第二五角镜的材质为玻璃。
[0011]在本专利技术的一实施例中，所述激光器为氦氖激光器。
[0012]本专利技术还提供一种衍射光栅干涉光路合束方法，包括上述的衍射光栅干涉光路合束装置，所述衍射光栅干涉光路合束方法包括：S1、所述激光器出射光源；S2、调整所述平凸透镜的位置，使所述光源在平凸透镜的焦平面上，所述光源的出射光经过平凸透镜后准直扩束；S3、所述光源的光线经过所述不规则五角棱镜组入射至所述衍射光栅上；S4、所述光源的入射光到所述衍射光栅后，反射出两路光线，根据光的衍射原理，确定所述光源的入射光到所述衍射光栅后的反射角值，所述反射角值由所述光源的光线波长和所述衍射光栅的衍射级次决定；S5、通过所述衍射光栅的光栅方程推算初始入射至所述不规则五角棱镜组的角度值即为入射角度值；S6、根据折射定律，依次确定所述光源在所述不规则五角棱镜组的第一个面的光线折射角和在不规则五角棱镜组内部的第二个面的反射角；S7、当光源的两路光线分别到达所述不规则五角棱镜组的第三个面即为胶合面时，同时进行透射和反射，在第一五角镜和第二五角镜中分别得到频率相等、振幅方向相同、光程差相等的两路相干光；S8、两路所述相干光分别经过两个光电接收器，得到两路电压信号。
[0013]在本专利技术的一实施例中，所述S5中的通过所述衍射光栅的光栅方程推算初始入射至所述不规则五角棱镜组的角度值即为入射角度值包括：通过所述衍射光栅的光栅方程计算入射角度值β，sinβ
×
d=mλ，其中，β为光线入射角度值，单位为度，d为光栅常数，单位为线每毫米，m为衍射级次，λ为激光波长，单位为纳米。
[0014]在本专利技术的一实施例中，所述S6中的根据折射定律，依次确定所述光源在所述不规则五角棱镜组的第一个面的光线折射角和在不规则五角棱镜组内部的第二个面的反射角包括：根据折射定律，确定所述光源在所述不规则五角棱镜组的第一个面的光线折射角i，，其中，i为折射角，单位为度，n
′
为玻璃折射率；推导得出i+2i
′
=135
°
，得到所述光源在不规则五角棱镜组内部的第二个面的反射角i
′
。
[0015]如上所述，本专利技术的一种衍射光栅干涉光路合束装置及方法，具有以下有益效果：本专利技术的衍射光栅干涉光路合束装置优化了现有衍射光干涉光路的结构形式，利
用不规则五角镜对称安放，实现同级衍射光准确发生干涉，将两个五角镜的接触面之间胶合设置，大大简化了光路调整工作。
[0016]本专利技术的衍射光栅干涉光路合束装置使用不规则五角棱镜组替代多组反射镜、合束镜，可以省去调整反射镜、合束镜的相对位置关系，本专利技术既能保证干涉条纹的质量，又能有效避免外部激励对干涉光路的影响，简化光路结构调整。
[0017]本专利技术的衍射光栅干涉光路合束装置在后续的光电转换信号处理中，可以根据两路共模光信号的使用要求，进行二次分光处理，拓展了信号处理方法。
附图说明
[0018]图1为本申请实施例提供的一种衍射光栅干涉光路合束装置的平面结构图；图2为本申请实施例提供的一种衍射光栅干涉光路合束装置的五角镜的平面结构图；图3为本申请实施例提供的一种衍射光栅干涉光路合束方法的工作流程图。
[0019]元件标号说明1
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激光器2
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平凸透镜3
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光电接收器4
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不规则五角棱镜组5
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衍射光栅6
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胶合面41
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第一五角镜42
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第二五角镜。
具体实施方式
[0020]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0021]需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种衍射光栅干涉光路合束装置，其特征在于，包括：激光器（1）；平凸透镜（2），其安装于所述激光器（1）的前端；不规则五角棱镜组（4），其安装于所述平凸透镜（2）的前端；衍射光栅（5），其安装于所述不规则五角棱镜组（4）的前端；所述激光器（1）、平凸透镜（2）、不规则五角棱镜组（4）、衍射光栅（5）的中心在一条直线上；两个光电接收器（3），两个所述光电接收器（3）分别对称安装于不规则五角棱镜组（4）靠近所述平凸透镜（2）的两个平面上。2.根据权利要求1所述的一种衍射光栅干涉光路合束装置，其特征在于：所述激光器（1）的出光口径与所述平凸透镜（2）之间的距离等于平凸透镜（2）的焦距。3.根据权利要求2所述的一种衍射光栅干涉光路合束装置，其特征在于：所述不规则五角棱镜组（4）包括第一五角镜（41）和第二五角镜（42），所述第一五角镜（41）和第二五角镜（42）的形状相同，且所述第一五角镜（41）和第二五角镜（42）之间对称设置。4.根据权利要求3所述的一种衍射光栅干涉光路合束装置，其特征在于：所述第一五角镜（41）和第二五角镜（42）的直角长边即为接触面之间胶合设置。5.根据权利要求4所述的一种衍射光栅干涉光路合束装置，其特征在于：所述第一五角镜（41）的长边一侧和第二五角镜（42）的长边一侧均设置有半反半透膜。6.根据权利要求5所述的一种衍射光栅干涉光路合束装置，其特征在于：所述第一五角镜（41）和第二五角镜（42）的材质为玻璃。7.根据权利要求6所述的一种衍射光栅干涉光路合束装置，其特征在于：所述激光器（1）为氦氖激光器。8.一种衍射光栅干涉光路合束方法，其特征在于，包括权利要求1至7任意一项所述的衍射光栅干涉光路合束装置，所述衍射光栅干涉光路合束方法包括：S1、所述激光器（1）出射光源；S2、调整所述平凸透镜（2）的位置，使所述光源在平凸透镜（2）的焦平面上，所述光源的出射光经过平凸透镜（2）后准直扩束；S3、所述光源的光线经过所述不规则五角棱镜组（4）入射至...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑明珠，缪寅宵，刘勇，王晓宁，赵宾，
申请(专利权)人：北京航天计量测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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