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专利名称：平面镜做动镜的干涉仪中动镜微倾角变化的检测方法
技术领域：
本发明涉及几何角度测量技术，具体涉及一种动镜的微倾角变化的测量方法，主要应用于门廊(Porch Swing)结构的干涉仪中平面镜动镜的动态微倾角变化的测量。
背景技术：
干涉仪是紧密光学仪器，仪器的干涉调制效率，干涉图质量，光谱图质量极易受到仪器平台振动或动镜自身扫描运动的影响。在采用门廊结构的干涉仪中，由于动镜的支撑为弹性支撑，动镜即使停止时也在进行自由的微晃动，这种微晃动的中心与扫描运动时略有差别。为获得零光程差处的最佳信噪比，需要检测出零光程差处的微晃动中心，并利用动态校准技术维持动镜运动处于零光程差时的摆动中心。此外，动镜的装调过程中也需要对动镜本身的晃动特性做出测量评估。目前对于超低频、微角度变化的测量受到测量方法限制，无法精确测量。通常在门廊结构的干涉仪中通常引入一套共光路的参考激光干涉仪，用于给仪器提供采样干涉图的基准和测量动镜的运动倾斜。图I为这种结构的干涉仪的主光路和参考激光光路及探测原理示意图。反射镜将参考激光引入主干涉光路中，经过起偏器激光信号变成线偏振光，线偏振激光在分束器处分为两束，一路透过一个λ /8玻片后又经过动镜反射回来变成圆偏振光其光强为Ifm，另一束经过动镜反射后维持原来偏振态其光强为Ism，两束光最终在分束器处和束。经过偏振分束棱镜时具有相同偏振方向的分量之间发生干涉，同时棱镜把水平垂直振动方向的干涉光分成位相差31/2的透射光和反射光,最终在透射面和反射面的探测器面上转化为电信号，再通过跨阻放大器放大后进行信号处理运算。透射面探测器为T面，反射面探测器为R面。把动镜倾斜方向二维正交分解，仅以水平方向为例，垂直方向以此类推。透射面探测器水平方向称为Thu Thk，反射面探测器为Rhu Rhk。考虑到各路信号的非理想特性，水平方向透射面和反射面各探测元看到的信号分别为
Thl=M I + 2M(a)#a.GV°PDl)(I)
Thr =9 I + 2M⑷VFtt(r—e1 ejM(a)(2)
Rhl = I + 2Μ(α)4 ftj!t/2e_.(TVoPDLt)e—A(3)
权利要求
1.一种平面镜做动镜的干涉仪中动镜微倾角变化的检测方法，其特征在于包括如下步骤 I)对透射面、反射面探测器的各路信号数据透射水平左Tm与反射水平左IV、透射水平右Thk与反射水平右Rhk进行滤除直流和幅度归一化，测量处于正交关系的Tm与IV、The与Rhk的过零点时间间隔tL和tK，其中tL为Thl与Rhl过零点时间间隔，tK为The与Rhe的过零点时间间隔； 3)设定采样时间间隔为Ts，计算Tm与IV、THK与Rhk的初始相位差分别为ΘL=tL/Ts, θ E=tE/Ts ； 4)以THL、The为基准，对Rhl、Rhe分别利用ΘL和ΘΕ进行相位补偿 Rhl= [Rhl-ThlSin ( Θ L) ] /cos ( Θ L)， Rhr- ^he-TheSin ( θ E) ] /cos ( Θ R), 得到具有理想正交特性的新信号对Tm与Rm、The与Rhk ； 5)对新信号对Tm与IV、Thk与Rhk选取各自的值介于[-0.707，O. 707]的交替进行反三角函数运算并做差得到相位差Λ Θ ； 6)对相位差ΛΘ的周期性进行相位调整，对于相位变化大于2 的减去2 H，相位变化小于-2 31的要加上2 31得到真实相位Θ ； 7)计算单次测量的动镜实际微小倾角d为测量Tm探测器与测量Thk探测器的间距、λ为参考激光的波长； 8)连续测量记录tn次的单次倾角值ay测量时间为t=l/fmin= tnTs，fmin为最低倾角测量频率，计算平均值
全文摘要
本发明公开了一种平面镜做动镜的干涉仪中动镜微倾角变化的检测方法，对透射面和反射面探测器上的激光干涉光强数据去除直流和归一化得到的数据，计算THL与RHL、THR与RHR的初始相位差分别为θL、θR，以THLTHR为基准，对RHL、RHR利用θL、θR进行相位补偿，把补偿过的RHL、RHR交替进行反三角运算得到信号的相位差Δθ，对Δθ进行相位调整，得到相位θ，利用θ对应倾角的物理关系反演出动镜实际的微小倾角α。在1/fmin时间长度内计算倾角平均值，求出微倾角的倾斜中心，测量围绕倾斜中心的微倾角变化。本发明方法精度达到0.2个微弧度，可测频率0.1Hz~200Hz。
文档编号G01C9/00GK102927969SQ201210405650
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月22日 优先权日2012年10月22日
发明者孙晓杰, 华建文, 代作晓, 王志锐, 陈仁, 樊庆, 夏翔, 李涛, 李文辰, 王战虎 申请人:中国科学院上海技术物理研究所