一种复合电流调制半导体激光干涉仪，适用于距离测量。其结构包括光源、隔离器、光纤耦合器、准直器、光电探测器、分束镜、参考反射镜、信号处理器、反馈控制器。所述的光源带有驱动电源和温度控制器；驱动电源提供两个不同频率的正弦调制电流，对光源进行调制。光电探测器将接收到的干涉信号转换成电信号输入到信号处理器内计算待测距离。反馈控制器与光电探测器相连，通过反馈控制锁定高频调制深度。与在先技术相比，本发明专利技术的干涉仪结构简单紧凑，利用复合电流实现了双正弦相位调制；并通过反馈控制锁定工作参数，增强了系统稳定性，提高了测量精度，同时实现了实时测量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体激光干涉仪，特别是一种复合电流调制半导体激光干涉仪。
技术介绍
距离测量是测试计量领域的一项重要技术。近年来，随着科学研究以及工业生产的发展，对其提出了越来越高的要求。干涉测量技术因为具有高分辨率、高精度、非接触、非损伤等优点被广泛研究。正弦相位调制干涉技术是一种国际前沿的干涉测量技术，半导体激光正弦相位调制干涉仪具有体积小、结构紧凑、相位调制简单、测量精度高等优点，近年来受到研究人员的重视，在距离测量领域得到了很大发展。基于外差探测的半导体激光正弦相位调制干涉仪的测量范围较小，当测量范围超过一个波长时就会造成相位模糊。通过合成波长干涉技术可以扩大测量范围，但基于合成波长技术的半导体激光干涉仪结构复杂，需要使用两个或以上半导体激光器作为光源，此外为了减小外界扰动所引入的测量误差，需要使用参考干涉仪补偿干涉信号的相位漂移。为了扩大测量范围，O. Sasaki等提出了一种双正弦相位调制半导体激光干涉仪(在先技术 :“Double sinusoidal phase-modulating laser diode interferometer fordistance measurement”, Appl. Opt. 30, 3617-3621,1991) 此干涉仪利用低频电流调制和高频PZT调制实现了双正弦相位调制，扩大了测量范围。由于PZT的迟滞效应和机械振动的影响，测量范围只扩大到 ο μ m，且精度较低；此外测量不能实时进行。T. Suzuki等提出了一种双正弦相位调制分布式布拉格反射激光器(在先技术 :“Double sinusoidalphase-modulating distributed-Bragg-reflector laser—diode interferometer fordistance measurement”，Appl. Opt. 42,60-66, 2002),此干涉仪利用复合电流实现了双正弦相位调制，在1_的测量范围内实现了 I. 6 μ m的测量精度，由于激光器光强调制的影响，测量范围的扩大和精度的提高均受到了限制，且该干涉仪的系统稳定性较低，同时也不能进行实时测量。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述在先技术的不足，提供一种复合电流调制半导体激光干涉仪。该干涉仪具有结构简单紧凑、稳定性高、测量精度高和可实时测量的特点。本专利技术的技术解决方案如下一种复合电流调制半导体激光干涉仪，包括由驱动电源驱动的带有温度控制器的光源、隔离器、光纤稱合器、准直器、分束镜、参考反射镜、第一光电探测器、第二光电探测器、信号处理器和反馈控制器，其特点在于所述的驱动电源输入端口与反馈控制器输出端口相连，第一输出端口与光源相连，第二输出端口与信号处理器的第三输入端口相连；所述的驱动电源为光源提供直流驱动电流和正弦交流电流；由光源发射的光束通过隔离器并经光纤耦合器分为两束光一束光通过准直器准直后出射，经过分束镜分束后分别照射在待测物体和参考反射镜上，由待测物体表面反射的光和由参考反射镜反射的光再通过分束镜和准直器后，再经过所述的光纤耦合器由第一光电探测器；另一束光由第二光电探测器探测；所述的信号处理器的第一输入端口与第一光电探测器的输出端相连，第二输入端口与第二光电探测器的输出端相连，第三输入端口与驱动电源的第二输出端口相连，输出端口与所述的反馈控制器的输入端口相连；该反馈控制器的输出端与所述的驱动电源输入端口相连。所述的信号处理器的结构为信号处理器的第一输入端口和第二输入端口与第一除法器的输入端相连，第一除法器的输出端分别与第三乘法器和第四乘法器的第一输入端相连；信号处理器的第三输入端口分别与第三乘法器第一输入端和倍频器的输入端相连，所述的第三乘法器的输出端与第一低通滤波器的输入端相连，该第一低通滤波器的输出端同时与第五乘法器的输入端和第二除法器的第一输入端相连；所述的第五乘法器与第一单片机串联后接入减法器的第一输入端；所述的倍频器的输出端与第四乘法器的第二输入端相连，该第四乘法器的输出端与第二低通滤波器的输入端相连，该第二低通滤波器的输出端同时与第六乘法器输入端和第二除法器的第二输入端相连， 所述的第六乘法器的输出端与第二单片机串联后接入减法器的第二输入端，所述的第二除法器与第三单片机、第四单片机串联后接入存储器；所述的减法器的输出通过输出端口接入反馈控制器。所述的反馈控制器的结构包括由输入端至输出端依次是积分器、第七乘法器和第二加法器。所述的驱动电源的结构包括直流电源、低频晶体振荡器、高频晶体振荡器、第一乘法器、第二乘法器和第一加法器；所述的驱动电源的输入端口与第二乘法器的输入端相连，直流电源与第一加法器的第一输入端相连，低频晶体振荡器与第一乘法器串联后与第一加法器的第二输入端相连，所述的高频晶体振荡器与第二乘法器的第二输入端相连，该第二乘法器的第一输出端与第一加法器的第三输入端相连，第一加法器的第一输出端与所述的光源第一输入端相连，第二乘法器的第二输出端口与信号处理器的第三输入端相连。所述的第一单片机、第二单片机和第四单片机具有求解最大值和最小值的功能。所述的第三单片机具有进行四则运算和求解反正切函数的功能。本专利技术由于采用了上述技术方案，与在先技术相比，具有以下优点和积极效果I、与在先技术相比，本专利技术的复合电流调制半导体激光干涉仪结构简单，利用复合正弦电流实现了双正弦相位调制，扩大了测量范围。2、与在先技术相比，本专利技术的复合电流调制半导体激光干涉仪通过信号同步采集法消除了光源光强调制的影响，扩大了测量范围，提高了测量精度。3、与在先技术相比，本专利技术的复合电流调制半导体激光干涉仪通过反馈控制系统实时锁定工作参数，提高了系统稳定性，实现了实时测量。附图说明图I是本专利技术复合电流调制半导体激光干涉仪的结构示意图。图2是本专利技术驱动电源的结构示意图。图3是本专利技术信号处理器的结构示意图。图4是本专利技术反馈控制器的结构示意图。具体实施方式下面结合实例和附图对本专利技术进行进一步说明，但不应以此限制本专利技术的保护范围。先请参阅图1，图I是本专利技术复合电流调制半导体激光干涉仪的结构示意图。由图可见，本专利技术复合电流调制半导体激光干涉仪，包括由驱动电源I驱动的带有温度控制器2的光源3、隔离器4、光纤稱合器5、准直器6、分束镜7、参考反射镜9、第一光电探测器10、第二光电探测器11、信号处理器12和反馈控制器13，所述的驱动电源I输入端口 Ia与反馈控制器13输出端口相连，第一输出端口 Ib与光源3相连,第二输出端口 Ic与信号处理器12的第三输入端口 12c相连；所述的驱动电源I为光源3提供直流驱动电流和正弦交流电流；由光源3发射的光束通过隔离器4并经光纤耦合器5分为两束光一束光通过准直器6准直后出射，经过分束镜7分束后分别照射在待测物体8和参考反射镜9上，由待测物体8表面反射的光和由参考反射镜9反射的光再通过分束镜7和准直器6后，再经过所述的光纤耦合器5由第一光电探测器10 ;另一束光由第二光电探测器11探测；所述的信号处理器12的第一输入端口 12a与第一光电探测器10的输出端相连，第二输入端口 12b与第二光电探测器11的输出端相连,第三输入端口 12c与驱动电源I的第二输出端口 Ic相连，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：王渤帆，李中梁，王向朝，崔丽君，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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