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专利号: 2019111949874
申请人: 山东建筑大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-08-07
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于马赫-泽德干涉的旋转体角速度光学测量系统,包括激光光源(1)、第一偏振分束镜(5)、第二偏振分束镜(8)、分光棱镜(13)、螺旋相位片(7)、四分之一波片(9)和光电探测器,激光光源用于产生线偏振激光,激光经半波片(4)旋转偏振方向后照射于第一偏振分束镜上,激光经第一偏振分束镜后的透射光和反射光分别作为信号光和参考光;其特征在于:信号光经螺旋相位片(7)转化为角量子数为l的线偏振涡旋光,涡旋光照射于第二偏振分束镜(8)上,第二偏振分束镜实现对照射于其上涡旋光的完全透射,第二偏振分束镜透射的涡旋光经四分之一波片(9)后垂直照射于待测旋转体(10)上;照射于待测旋转体上的涡旋光被反射后再次经过四分之一波片,涡旋光的偏振方向相对于初始涡旋光发生90°旋转,旋转后的涡旋光照射于第二偏振分束镜(8)上,第二偏振分束镜使得旋转方向后的涡旋光发生全反射;第一偏振分束镜与第二偏振分束镜之间设置有旋光片(11),第二偏振分束镜与分光棱镜(13)之间设置有偏振片(12);第一偏振分束镜反射形成的参考光经旋光片(11)旋转偏振方向后照射于第二偏振分束镜上,第二偏振分束镜使照射于其上的参考光全部透射;第二偏振分束镜透射的参考光与其反射的信号光汇成一路光束,照射于偏振片(12)上,信号光和参考光经偏振片后偏振方向同向,照射于分光棱镜(13)上;偏振方向相同的信号光与参考光发生光外差干涉,光电探测器用于检测信号光与参考光的差频信号;所述半波片(4)、旋光片(11)和偏振片(12)均可进行转动调节,旋光片使照射于其上的参考光的偏振方向发生90°旋转,偏振片使照射于其上的参考光和信号光的偏振方向相同。2.根据权利要求1所述的基于马赫-泽德干涉的旋转体角速度光学测量系统,其特征在于:激光光源(1)与半波片(4)之间设置有扩束镜(3),激光光源发出的激光经扩束镜的扩束后照射于半波片上;第一偏振分束镜(5)与螺旋相位片(7)之间设置有直角棱镜(6),从直角棱镜入射和出射的信号光,传播方向相反,且严格平行。3.根据权利要求1或2所述的基于马赫-泽德干涉的旋转体角速度光学测量系统,其特征在于:光电探测器包括第一光电探测器(16)和第二光电探测器(17),分光棱镜(13)反射的信号光与参考光的干涉光信号经第一会聚透镜(14)的会聚后照射于第一光电探测器(16)上,分光棱镜透射的干涉光信号经第二会聚透镜的会聚后照射于第二光电探测器(17)上。4.根据权利要求3所述的基于马赫-泽德干涉的旋转体角速度光学测量系统,其特征在于:设螺旋相位片的角量子数为l,通过第一光电探测器(16)和第二光电探测器(17)滤除随机噪声后获得的差频信号为Δf,则满足:由公式(1)可得:其中,l为螺旋相位片的角量子数,Δf为探测器测得的差频信号频率。