一种基于双频激光光源的双向位移反馈装置

摘要

本发明公开了一种基于双频激光光源的双向位移反馈装置，属于激光测试技术领域，其包括双频激光光源、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜，第一反射镜与双频激光光源的光束呈45°角设置，第二反射镜相对于垂直方向与第一反射镜对称设置，第一反射镜和第二反射镜的中点设置有分束镜，分束镜与第一反射镜平行设置，第二反射镜下方平行设置有第三反射镜，分束镜上方设置有水平设置的Z向反射镜，Z向反射镜与分束镜之间设置有第一测头，第一测头通过光信号连接有第一控制器，第三反射镜反射方向一侧垂直设置有X向反射镜，第三反射镜与X向反射镜之间设置有第二测头，第二测头通过光信号连接有第二控制器，第一控制器与第二控制器连接有主机。

说明书

技术领域

本发明属于激光测试技术领域，具体涉及一种基于双频激光光源的双向位移反馈装置。

背景技术

自King于1963年首次报道了激光反馈干涉(又称激光自混合干涉)现象以来，激光反馈干涉技术得到了国际上很多学者的关注，将其应用于形貌、距离、位移、速度及振动等参数的测量，从而形成了一门新兴的光学测量技术。现如今在双频激光位移反馈领域中，相关技术尚不成熟，存在一定的技术空白，因此，研究一种基于双频激光光源的双向位移反馈装置具有重要的研究意义。

发明内容

本发明的目的在于解决现有双频激光位移反馈装置的技术空白，提供一种基于双频激光光源的双向位移反馈装置。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于双频激光光源的双向位移反馈装置，包括双频激光光源、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜，所述第一反射镜与双频激光光源的光束呈45°角设置，所述第二反射镜相对于垂直方向与第一反射镜对称设置，所述第一反射镜和第二反射镜的中点设置有分束镜，所述分束镜与第一反射镜平行设置，所述第二反射镜下方平行设置有第三反射镜，所述分束镜上方设置有水平设置的Z向反射镜，Z向反射镜与分束镜之间设置有第一测头，所述第一测头通过光信号连接有第一控制器，所述第三反射镜反射方向一侧垂直设置有X向反射镜，第三反射镜与X向反射镜之间设置有第二测头，所述第二测头通过光信号连接有第二控制器，所述第一控制器与第二控制器通过电信号连接有主机。

进一步地，所述第一测头包括与Z向反射镜平行设置的1/4波片，1/4波片远离Z向反射镜一侧设置有第一棱镜和第四棱镜，所述第一棱镜和第四棱镜的底边与1/4波片垂直且第一棱镜和第四棱镜的底边相互靠近，所述第一棱镜和第四棱镜之间还设置有第二棱镜和第三棱镜，所述第二棱镜的底边与第四棱镜的底边呈45°角设置，所述第三棱镜的底边与第一棱镜的底边呈45°角设置。

进一步地，所述第二测头包括与X向反射镜平行设置的1/4波片，1/4波片远离X向反射镜一侧设置有第一棱镜和第四棱镜，所述第一棱镜和第四棱镜的底边与1/4波片垂直且第一棱镜和第四棱镜的底边相互靠近，所述第一棱镜和第四棱镜之间还设置有第二棱镜和第三棱镜，所述第二棱镜的底边与第四棱镜的底边呈45°角设置，所述第三棱镜的底边与第一棱镜的底边呈45°角设置。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，双频激光光源为测量光源，发射频率相近的两束红外激光，通过第一反射镜反射，透过分束镜分束，最后分束到X和Z向。Z向激光通过第一测头，照射到Z向反射镜，垂直反射回第一测头，经过第一测头接收一个单频率的光，通过光纤，传递光信号给第一控制器，第一控制器计算光程差，转换成距离变化值，发射电信号给主机，最终进行Z向位移反馈补偿。同理，X向激光经过第二反射镜，第三反射镜，两次反射照射到X向反射镜，垂直射回第二测头，经过第二测头接收一个单频光，通过光纤传递光信号给第二控制器，第二控制器计算光程差，转换成距离变化值，发射电信号给主机，最终进行X向位移反馈补偿，反馈补偿的位置为XZ向的焦点位置，从而精准的实现了双向位移反馈。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，其中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明第一测头和第二测头的原理图；

图中标记：1-双频激光光源、2-第一反射镜、3-第二反射镜、4-分束镜、5-Z向反射镜、6-第一测头、7-第一控制器、8-第三反射镜、9-X向反射镜、10-第二测头、11-第二控制器、12-主机、13-第一棱镜、14-第二棱镜、15-第三棱镜、16-第四棱镜、17-1/4波片。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以使机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个原件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

一种基于双频激光光源的双向位移反馈装置，包括双频激光光源、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜，所述第一反射镜与双频激光光源的光束呈45°角设置，所述第二反射镜相对于垂直方向与第一反射镜对称设置，所述第一反射镜和第二反射镜的中点设置有分束镜，所述分束镜与第一反射镜平行设置，所述第二反射镜下方平行设置有第三反射镜，所述分束镜上方设置有水平设置的Z向反射镜，Z向反射镜与分束镜之间设置有第一测头，所述第一测头通过光信号连接有第一控制器，所述第三反射镜反射方向一侧垂直设置有X向反射镜，第三反射镜与X向反射镜之间设置有第二测头，所述第二测头通过光信号连接有第二控制器，所述第一控制器与第二控制器通过电信号连接有主机。

进一步地，所述第一测头包括与Z向反射镜平行设置的1/4波片，1/4波片远离Z向反射镜一侧设置有第一棱镜和第四棱镜，所述第一棱镜和第四棱镜的底边与1/4波片垂直且第一棱镜和第四棱镜的底边相互靠近，所述第一棱镜和第四棱镜之间还设置有第二棱镜和第三棱镜，所述第二棱镜的底边与第四棱镜的底边呈45°角设置，所述第三棱镜的底边与第一棱镜的底边呈45°角设置。

进一步地，所述第二测头包括与X向反射镜平行设置的1/4波片，1/4波片远离X向反射镜一侧设置有第一棱镜和第四棱镜，所述第一棱镜和第四棱镜的底边与1/4波片垂直且第一棱镜和第四棱镜的底边相互靠近，所述第一棱镜和第四棱镜之间还设置有第二棱镜和第三棱镜，所述第二棱镜的底边与第四棱镜的底边呈45°角设置，所述第三棱镜的底边与第一棱镜的底边呈45°角设置。

本发明在实施过程中，双频激光光源为测量光源，发射频率相近的两束红外激光，通过第一反射镜反射，透过分束镜分束，最后分束到X和Z向。Z向激光通过第一测头，照射到Z向反射镜，垂直反射回第一测头，经过第一测头接收一个单频率的光，通过光纤，传递光信号给第一控制器，第一控制器计算光程差，转换成距离变化值，发射电信号给主机，最终进行Z向位移反馈补偿。同理，X向激光经过第二反射镜，第三反射镜，两次反射照射到X向反射镜，垂直射回第二测头，经过第二测头接收一个单频光，通过光纤传递光信号给第二控制器，第二控制器计算光程差，转换成距离变化值，发射电信号给主机，最终进行X向位移反馈补偿，反馈补偿的位置为XZ向的焦点位置，从而精准的实现了双向位移反馈。

其中，第一测头和第二测头采用双频输入，单频反馈的方式来计算光程变化，由光源输入f

光程差计算公式：

S

V

S

V

C——真空中光速。

V

如上所述即为本发明的实施例。前文所述为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明的验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。