基于法拉第旋光效應(yīng)的激光外差干涉位移角度同時測量方法研究.pdf

1、高精度的多自由度測量在現(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展中，越來越顯示出迫切性和重要性，它在微光機電技術(shù)、集成電路芯片制造技術(shù)、生物細胞工程、柔性制造、光纖對接耦合等領(lǐng)域有著非常重要的意義。通過國內(nèi)外多自由度測量現(xiàn)狀的分析，本論文提出了一種基于法拉第旋光效應(yīng)的激光外差干涉位移角度同時測量方法，并運用該方法構(gòu)建了位移角度同時測量系統(tǒng)，由于采用了激光外差干涉技術(shù)和角錐棱鏡的逆反射特性，該測量系統(tǒng)有較高的測量精度和較大的測量范圍。多路這樣的測量系統(tǒng)組合，可以實

2、現(xiàn)六自由度測量。
　　 本論文采用法拉第旋光器使激光束原路返回構(gòu)成外差干涉，實現(xiàn)位移和角度同時測量。設(shè)計了基于法拉第旋光效應(yīng)的激光外差干涉位移角度同時測量系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。通過對該系統(tǒng)中測量鏡順時針旋轉(zhuǎn)和逆時針旋轉(zhuǎn)進行理論分析和數(shù)學建模，推導了測量系統(tǒng)的光程差，研究了系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)對測量系統(tǒng)測量范圍的影響，確定了測量系統(tǒng)的測量范圍，依據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，選購器件，搭建了位移角度同時測量系統(tǒng)的實驗平臺。
　　 本論文分別進行了系統(tǒng)穩(wěn)定

3、性實驗、位移測量實驗、角度測量實驗、位移角度同時測量實驗。與分辨率為0.1nm的德國PI公司P-517.3CL型PZT驅(qū)動的柔性鉸鏈微運動工作臺做對比實驗，實驗結(jié)果是：系統(tǒng)穩(wěn)定性實驗的平均偏差為27nm，標準偏差為40nm；位移測量在100μm的范圍內(nèi)，標準偏差為43nm；角度測量實驗利用精度為0.01°的旋轉(zhuǎn)平臺進行對比實驗，當測量鏡位移為0時，角度測量范圍為-5°～4°，標準偏差為0.00131°；位移角度同時測量實驗在1°范圍內(nèi)，