采用干涉光栅的高灵敏线位移转换器

　　线位移转换器的基本特性之一是最小计数当量，对采用衍射光栅的系统来说，它由如下几个参数的统计值所决定:

　　光栅的空间频率;

　　衍射峰(振幅和)的号码;

　　光学系统的灵敏度(光学内插系数);

　　电学内插系数(振幅、相位、振幅一相位)。

　　采用单根光栅的转换器，其中的光线同光栅相互作用两次，其干涉条纹当量由下式给定[1]:

　　提高转换器分辨能力和计数当量的最简单方法是降低周期。和增加工作衍射条纹的级号，但它们本身具有条件限制，而在可见波长范围内是完全可以实现的。

　　另一个方法是对信号作光学内插或电学内插。通常，光学内插是通过干涉光线的多次穿过工作区来实现的;而电学内插则是靠对光电信号作振幅或相位细分来实现。

　　光电效应的不连续性，即使在光学信号恒定的情况下，也会引起光电流的波动，由此产生转换器的最终分辨率。由理论和实践确定，最佳选择的内插系统应为1/4。在线位移转换器中，光学信号被转换为电信号，并经放大、整形和滤波，与此同时，每一个后面的迥路也使信号产生振幅畸变和相位畸变。因此，提高转换器灵敏度即计数当量的光学方法是实现和改善光学内插法，要保证能转换时损耗最小。

　　在干涉光栅转换器中，光学内插是靠测量光栅和衍射光束反射镜作刚性机械联结来实现。

　　图1是单坐标转换器的原理图，其中光栅同反射镜之一采用刚性联结。此装置的基本特点是对位移有较高的灵敏度。当光栅同反射镜运动时，在光束间产生附加的行程差及附加的相位变化，因此造成单位长度上附加的条纹移动。

　　装置的工作程序为:从激光器1射出的光束被望远系统9转变为较大直径的稳定光束，并由直角棱镜8反射在衍射光栅的第一个区域上。此光束在光栅上被衍射，并按

　　基于此光学原理图，可用来制作高灵敏度的转换器。图2是另一种装置的原理图。其中有两束工作衍射光束，这两束光束的行程差以反相方式来变化。

　　该装置的基本特点是能保证在光栅上发生干涉并被分开的衍射条纹间的附加行程差，而此光程差则是靠装在光栅端部的一对反射镜同光栅间的刚性联结来达到的。

　　反射镜可使衍射光束方向调整到沿光栅分布。光栅沿垂直于其本身线纹方向的移动可增加第一反射镜光路的光学行程长度，又使第二反射瞬步路的光学行程僻津减小同样长度。当移动方向改变时，在两条光路中光学行程长度变化的次序将以相反的方式改变。