专利摘要

本发明公开了一种移动补偿式级联阶梯型角反射镜激光干涉仪及测量方法，其中干涉仪包括激光源、分光镜、光电探测器组、阶梯型直角反射镜组、移动直角反射镜与微动平台，其中激光源包括n个平行激光束，n≥2，光电探测器组包括n个光电探测器，阶梯型直角反射镜组由m个阶梯型直角反射镜和m-1个常规直角反射镜配对组成，m≥2，每个阶梯型直角反射镜的反射面为n个阶梯形反射平面，相邻两个反射平面间距为k为自然数；阶梯型直角反射镜组连接微动平台。该激光干涉仪产生的激光干涉现象不仅和激光波长有关，还和阶梯形反射平面高度差值有关，通过微动平台作用，可以进一步测量激光干涉波中未被测量到的小数部分，显著提高测量精度。

权利要求

1.一种移动补偿式级联阶梯型角反射镜激光干涉仪，包括激光源(1)、分光镜(2)、阶梯型直角反射镜组(3)、移动直角反射镜(4)、光电探测器组(5)、微动平台(6)，其特征在于：

所述激光源(1)包括n个平行激光束，其中n≥2，所述光电探测器组(5)包括n个光电探测器；

所述阶梯型直角反射镜组(3)包括m个阶梯型直角反射镜与m-1个常规直角反射镜配对组成，其中m≥2，每个所述阶梯型直角反射镜的反射面为n个成阶梯形的反射平面，相邻两个所述反射平面间距为 其中k为自然数、λ为激光源(1)发出的激光波长；

所述阶梯型直角反射镜组(3)中至少一个阶梯型直角反射镜或常规直角反射镜一端连接有可移动微动平台(6)；

所述激光源(1)发出的激光经过所述分光镜(2)，经反射后每束激光分别射入所述阶梯型直角反射镜组(3)，经所述阶梯型直角反射镜组(3)内部反射后将激光反射到对应的每个所述光电探测器；所述激光源(1)发出的激光经过所述分光镜(2)，直接透射的每束激光分别入射到所述移动直角反射镜(4)后反射到对应的每个光电探测器。

2.根据权利要求1所述的一种移动补偿式级联阶梯型角反射镜激光干涉仪，其特征在于，所述阶梯型直角反射镜组(3)中的阶梯型直角反射镜的反射阶梯面上相邻两个反射平面的间距相等，均等于 其中λ为激光源(1)发出的激光波长。

3.根据权利要求1所述的一种移动补偿式级联阶梯型角反射镜激光干涉仪，其特征在于，所述阶梯型直角反射镜组(3)中所有阶梯型直角反射镜均固定在可移动所述微动平台(6)上。

4.根据权利要求3所述的一种移动补偿式级联阶梯型角反射镜激光干涉仪，其特征在于，所述阶梯型直角反射镜组(3)包括三个，即阶梯型直角反射镜一(31)、阶梯型直角反射镜二(32)、直角反射镜三(33)，其中所述阶梯型直角反射镜一(31)、阶梯型直角反射镜二(32)平行设置并连接在所述微动平台(6)上，所述直角反射镜三(33)相对所述阶梯型直角反射镜一(31)、阶梯型直角反射镜二(32)设置。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种移动补偿式级联阶梯型角反射镜激光干涉仪，其特征在于，所述微动平台(6)为压电陶瓷。

6.根据权利要求5所述的一种移动补偿式级联阶梯型角反射镜激光干涉仪，其特征在于，所述激光源(1)发射出的n个激光束等距分布，且相邻两个激光束的间距等于激光波长的整数倍。

7.根据权利要求6所述的一种移动补偿式级联阶梯型角反射镜激光干涉仪，其特征在于，所述激光源(1)发出的相邻两个激光束之间的间距均为100-10000倍的激光波长。

8.一种移动补偿式级联阶梯型角反射镜激光干涉仪的测量方法，包括如权利要求1-7任一所述的一种移动补偿式级联阶梯型角反射镜激光干涉仪，其特征在于，步骤包括：

步骤一、将所述阶梯型直角反射镜组(3)的所有阶梯型直角反射镜一端固定在所述微动平台(6)上，调整好所述激光源(1)、分光镜(2)、阶梯型直角反射镜组(3)、移动直角反射镜(4)、光电探测器组(5)的位置；

步骤二、启动所述激光源(1)，所述激光源(1)发出的激光到所述分光镜(2)反射，经反射后的激光射入对应的所述阶梯型直角反射镜组(3)，经所述阶梯型直角反射镜组(3)反射到对应的所述光电探测器组(5)；所述激光源(1)发出的激光到所述分光镜(2)，经透射后的激光入射到所述移动直角反射镜(4)，经所述移动直角反射镜(4)反射到所述光电探测器组(5)，光电探测器组(5)可以检测出激光干涉状态，干涉光路调整完成；

步骤三、首先将所述移动直角反射镜(4)固定在被测对象的起始位置，控制所述微动平台(6)移动，直到所述光电探测器组(5)中其中一个检测到最强激光干涉状态或最弱激光干涉状态，此时固定所述阶梯型直角反射镜组(3)，将所述移动直角反射镜(4)在干涉光路方向移动距离d，对应所述光电探测器组(5)测得波长为λ的激光干涉波的数量为N，即n个光电探测器探测到的激光干涉波的总数为N，此时根据激光波长λ计算获得所述移动直角反射镜(4)的移动距离

步骤四、固定所述移动直角反射镜(4)，控制所述微动平台(6)移动，使所有m个所述阶梯型直角反射镜沿激光入射方向移动，当所述光电探测器组(5)中其中一个再次测得一个激光干涉波时，即最强激光干涉状态或最弱激光干涉状态，此时所述微动平台(6)移动距离为l,则可获得所述移动直角反射镜(4)在所述步骤三中光电探测器组(5)未被检测到的距离长度Dd为ml，由此，可获得比步骤三中所述移动直角反射镜(4)的移动距离更为精确的值为

9.根据权利要求8所述的一种移动补偿式级联阶梯型角反射镜激光干涉仪的测量方法，其特征在于，所述步骤四中的所述微动角反射镜(3)的位移方向是沿着所述激光反射的方向，那么最后获得的比所述移动直角反射镜(4)的移动距离更为精确的值为$d^{\prime }=\frac{\lambda \times H}{2n}+(\frac{\lambda }{2n}-\mathrm{ml}).$

说明书

技术领域

本发明涉及一种精密测试技术及仪器领域，特别涉及一种移动补偿式级联阶梯型角反射镜激光干涉仪及测量方法。

背景技术

激光器的出现，使古老的干涉技术得到迅速发展，激光具有亮度高、方向性好、单色性及相干性好等特点，激光干涉测量技术已经比较成熟。激光干涉测量系统应用非常广泛：精密长度、角度的测量如线纹尺、光栅、量块、精密丝杠的检测；精密仪器中的定位检测系统如精密机械的控制、校正；大规模集成电路专用设备和检测仪器中的定位检测系统；微小尺寸的测量等。在大多数激光干涉测长系统中，都采用了迈克尔逊干涉仪或类似的光路结构。

单频激光干涉仪从激光器发出的光束，经扩束准直后由分光镜分为两路，并分别从固定反射镜和可动反射镜反射回来会合在分光镜上而产生干涉条纹。当可动反射镜移动时，干涉条纹的光强变化由接受器中的光电转换元件和电子线路等转换为电脉冲信号，经整形、放大后输入可逆计数器计算出总脉冲数，再由电子计算机按计算式L＝N×λ/2，式中λ为激光波长(N为电脉冲总数)，算出可动反射镜的位移量L。使用单频激光干涉仪时，要求周围大气处于稳定状态，各种空气湍流都会引起直流电平变化而影响测量结果。

单频激光干涉仪的弱点之一就是受环境影响严重，在测试环境恶劣，测量距离较长时，这一缺点十分突出。其原因在于它是一种直流测量系统，必然具有直流光平和电平零漂的弊端。激光干涉仪可动反光镜移动时，光电接收器会输出信号，如果信号超过了计数器的触发电平则就会被记录下来，而如果激光束强度发生变化，就有可能使光电信号低于计数器的触发电平而使计数器停止计数，使激光器强度或干涉信号强度变化的主要原因是空气湍流，机床油雾，切削屑对光束的影响，结果光束发生偏移或波面扭曲。

单频激光干涉仪由于测量结构的问题，其测量精度受限于激光的波长，其精度一般只能为其波长的整数倍，很难再进行提升，同时测量环境的变化对测量结果有较大影响。随着工业生产对精密测量的要求越来越高，对测量仪器的测量精度提出了更高的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有激光干涉仪测量精度受限于激光波长，测量精度难以提升的不足，提供一种移动补偿式级联阶梯型角反射镜激光干涉仪，该激光干涉仪在现有迈克尔逊激光干涉仪的基础上，采用多光源阶梯型直角反射镜组，能够提高该激光干涉仪的测量精度，同时适配的微动平台能够获得激光干涉过程中难以测量的干涉波的小数部分，可以进一步提高该激光干涉仪的测量精度。同时由于多光路干涉状态交替变换，对测量光路的环境变化有更高的抗干扰能力。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种移动补偿式级联阶梯型角反射镜激光干涉仪，包括激光源、分光镜、阶梯型直角反射镜组、移动直角反射镜、光电探测器组、微动平台，所述激光源包括n个平行激光束，其中n≥2，所述光电探测器组包括n个光电探测器；所述阶梯型直角反射镜组包括m个阶梯型直角反射镜与m-1个常规直角反射镜配对组成，其中m≥2，每个所述阶梯型直角反射镜的反射面为n个成阶梯形的反射平面，相邻两个所述反射平面间距为 其中k为自然数、λ为激光源发出的激光波长；所述阶梯型直角反射镜组中至少一个阶梯型直角反射镜或常规直角反射镜一端连接有可移动微动平台；所述激光源发出的激光经过所述分光镜，经反射后每束激光分别射入所述阶梯型直角反射镜组，经所述阶梯型直角反射镜组内部反射后将激光反射到对应的每个所述光电探测器；所述激光源发出的激光经过所述分光镜，直接透射的每束激光分别入射到所述移动直角反射镜后反射到对应的每个光电探测器。

该激光干涉仪的激光束数量、光电探测器的数量均为n(n≥2)，且为一一对应，阶梯型直角反射镜组包括m个阶梯型直角反射镜与m-1个常规直角反射镜配对组成，其中每个阶梯型直角反射镜具有成直角的两个反射阶梯面，每个反射阶梯面包括n个反射平面，常规直角反射镜的反射面为两个相互垂直的平面，阶梯型直角反射镜和常规直角反射镜(简称直角反射镜)保持错位相对设置来反射。因此，激光源发射的每束激光均分为两路，其中一路激光通过分光镜反射到阶梯型直角反射镜组，在所有阶梯型直角反射镜内部的反射阶梯面以及常规直角反射镜反射后，再反射至成45°的分光镜，后透射出并最终入射到探测器上的其中一个光电探测器；该激光源发射的激光经分光镜内直接透射后的另一路激光，入射到移动直角反射镜后再反射到分光镜，分光镜再将其反射到同一个光电探测器，该光电探测器即能探测到这两路光程差在移动直角反射镜发生位移过程中是否产生干涉状态，即相长干涉或相消干涉。由于阶梯型直角反射镜上的反射平面成阶梯形状，因此激光源发射的各束激光通过阶梯型直角反射镜的阶梯面反射后的光路的光程是不相同的，同时激光源发射的每束激光分成两路后到达对应的光电探测器后的光程差值均不相同，该激光干涉仪产生的干涉现象不仅和激光的波长有关，还和反射阶梯面的两个反射平面高度差值有关系，由于该阶梯面(即阶梯形反射平面)的相邻两个反射平面间距h等于 其中k为自然数、λ为激光源发出的激光波长，该差值带来相邻两个反射平面的两束激光光程差为 其中一个阶梯型直角反射镜经过两次反射再入射出去，该两束激光经过一个阶梯型直角反射镜之后的光程差为 经过m个阶梯型直角反射镜构成的阶梯型直角反射镜组后的光程差为 由于光程差公式中kλ并不会影响该激光光束的干涉状态，只有 的差值才会对该激光光束的干涉状态产生影响，因此，只要移动直角反射镜发生相对位移，使其移动距离等于或整数倍于 的距离，该探测器上的光电探测器就能够检测出其处于激光干涉状态的变化，故该激光干涉仪的检测精度则相应提高到激光波长的 相对于现有的激光干涉仪只能检测精度为激光波长λ而言，该测量精度得到了显著提高，该测量精度即由阶梯型直角反射镜上反射阶梯面的相邻两个反射平面的间距(也可称为高度或厚度)以及激光源的激光波长决定。

另外，由于阶梯型直角反射镜组中的至少一个阶梯型直角反射镜或常规直角反射镜上连接有微动平台，该微动平台是指其能够发生非常小的位移，精度达纳米的微位移结构，如当其中一个阶梯型直角反射镜连接在微动平台上，微动平台发生移动，该阶梯型直角反射镜组内部的该束激光光程差为两倍微动平台的位移长度。当微动平台保持不动，移动直角反射镜发生一定位移时，该光电探测器能够测得长度精度为 的激光干涉波的数量，由于光电探测器此时测量到的精度是整数倍于 激光干涉波数量，并不包含小于 的长度部分Δd，该部分也并未而且也并不可能以激光干涉波的干涉数量来体现，因此该测量的激光干涉波数量对应的距离d大小反应的其实是移动直角反射镜发生位移的真实距离中整数倍于 的长度部分；当移动直角反射镜保持不动，微动平台发生位移，相应的阶梯型直角反射镜也会发生位移，发生位移后的阶梯型直角反射镜能够改变对应激光束的光程，由此光电探测器所接收到的两束激光光程差发生改变，会产生激光干涉状态变化，直到光电探测器探测到产生了一个激光干涉波数量时，微动平台停止运动，此时根据微动平台发生位移的距离即能计算得到移动直角反射镜位移部分的小于 长度的移动距离Δd。

因此，该激光干涉测量仪可以精确测量得到移动直角反射镜移动距离更为准确的长度，其测量精度能够测得小于 长度的移动距离部分，从而提高了测量精度。

由于采用多光路干涉测量，测量过程中，各光电探测器探测到的直流电平应该交替变化，如果某一光路的测量环境的变化造成光电探测器测量的直流电平发生偏移，而其它测量光路的光电探测器探测到的直流电平没有发生交替变化，此时认为该测量光路是受到测量环境的影响，忽略其电平变化。如果多条光路的测量环境的变化造成多个光电探测器测量的直流电平发生偏移，则认为测量环境发生变化，忽略其电平变化。仅仅对于测量过程中严格满足多光路干涉状态交替变化的情况才对其进行计数，即多光路干涉测量中引入交流信号，将传统的激光干涉测量中直流电平的测量转换为交流信号的测量。

优选地，所述阶梯型直角反射镜组中的每个阶梯型直角反射镜的反射阶梯面上相邻两个反射平面的间距相等，均等于 其中λ为激光源发出的激光波长。

由于每个阶梯型直角反射镜的反射阶梯面上相邻两个反射平面的间距等于 由于入射角为45度，且有m个阶梯型直角反射镜，因此可以换算相邻两个反射平面所反射的两束激光的光程差为λ/n，只要移动直角反射镜移动整数倍于λ/2n的距离，相应的光电探测器便能检测到两路激光的干涉情况，提高了检测精度。

优选地，所述阶梯型直角反射镜组中所有阶梯型直角反射镜均固定在可移动所述微动平台上，可以整体移动阶梯型直角反射镜。

优选地，成组的所述阶梯型直角反射镜组包括三个，即阶梯型直角反射镜一、阶梯型直角反射镜二、直角反射镜三，其中所述阶梯型直角反射镜一、阶梯型直角反射镜二平行设置并连接在所述微动平台上，所述直角反射镜三相对于所述阶梯型直角反射镜一、阶梯型直角反射镜二设置。

优选地，所述微动平台为压电陶瓷。

压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，其在电场作用下产生的形变量很小，最多不超过本身尺寸的千万分之一的微位移，具有往复形变恢复能力，稳定性好、精度高。

优选地，连接所述阶梯型直角反射镜组的所述压电陶瓷表面产生的位移大小为所述激光源的激光波长，其位移精度达到纳米精度。

优选地，所述激光源发出的n个激光束等距分布，且相邻两个激光束的间距等于激光波长的整数倍。

优选地，相邻两个激光束之间的间距均为100-10000倍的激光波长。

为进一步提高本发明一种移动补偿式级联阶梯型角反射镜激光干涉仪的测量精度，本发明还提供一种上述的一种移动补偿式级联阶梯型角反射镜激光干涉仪的测量方法，来检测未能测量到的激光干涉波的小数部分长度，步骤包括：

步骤一、将所述阶梯型直角反射镜组的所有阶梯型直角反射镜一端固定在所述微动平台上，调整好所述激光源、分光镜、阶梯型直角反射镜组、移动直角反射镜、光电探测器组的位置；

步骤二、启动所述激光源，所述激光源发出的激光到所述分光镜反射，经反射后的激光射入对应的所述阶梯型直角反射镜组，经所述阶梯型直角反射镜组反射到对应的所述光电探测器组；所述激光源发出的激光到所述分光镜，经透射后的激光入射到所述移动直角反射镜，经所述移动直角反射镜反射到所述光电探测器组，光电探测器组可以检测出激光干涉状态，干涉光路调整完成；

步骤三、首先将所述移动直角反射镜固定在被测对象的起始位置，控制所述微动平台移动，直到所述光电探测器组中其中一个检测到最强激光干涉状态或最弱激光干涉状态，此时固定所述阶梯型直角反射镜组，将所述移动直角反射镜在干涉光路方向移动距离d，对应所述光电探测器组测得波长为λ的激光干涉波的数量为N，即n个光电探测器探测到的激光干涉波的总数为N，此时根据激光波长λ计算获得所述移动直角反射镜的移动距离

步骤四、固定所述移动直角反射镜，控制所述微动平台移动，使所有m个所述阶梯型直角反射镜沿激光入射方向移动，当所述光电探测器组中其中一个再次测得一个激光干涉波时，即最强激光干涉状态或最弱激光干涉状态，此时所述微动平台移动距离为l,则可获得所述移动直角反射镜在所述步骤三中光电探测器组未被检测到的距离长度Δd为ml，由此，可获得比步骤三中所述移动直角反射镜的移动距离更为精确的值为

由于上述步骤四中微动平台的移动方向是沿着激光入射的方向，那么其微动平台的移动距离l相当于增加了该光束激光的光程2ml，若该光束激光的光程增加量正好等于移动直角反射镜移动距离中小于激光波长的部分距离Δd带来的另一个光束光程量2Δd，即2Δd＝2ml，那么Δd＝ml，因此可获得移动直角反射镜的移动距离更为精确的值为

当阶梯型直角反射镜的位移方向是沿着激光反射的方向，其微动平台的移动距离l相当于减少了该光束激光的光程2ml，若该光束激光的光程减少量加上移动直角反射镜移动距离中小于激光波长的部分距离Δd带来的另一个光束光程量，正好等于一个干涉波长 即 因此，可以通过该方法获得的移动直角反射镜的移动距离更为精确的值为

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明克服现有激光干涉仪仅可测量获取激光干涉中整数倍波长，测量精度难以提升的弊端，在现有迈克尔逊激光干涉仪的基础上，在激光干涉光路中结合微位移结构，以获得激光干涉测距中难以获得的激光干涉波的小数部分长度，进一步提高该激光干涉仪的测量精度，操作方便、计算简单，可靠性好；

2、对于测量过程中严格满足多光路干涉状态交替变化的情况才对其进行计数，即在多光路干涉测量中引入交流信号，将传统的激光干涉测量中直流电平的测量转换为交流信号的测量，提高了干涉仪的抗干扰能力。

附图说明：

图1为本发明移动补偿式级联阶梯型角反射镜激光干涉仪使用时的激光光路示意图；

图2为图1中激光源的结构示意图；

图3为图1中阶梯型直角反射镜的结构示意图。

图中标记：

1、激光源，11、激光束一，12、激光束二，13、激光束三，14、激光束四，2、分光镜，3、阶梯型直角反射镜组，31、阶梯型直角反射镜一，32、阶梯型直角反射镜二，33、直角反射镜三，4、移动直角反射镜，5、光电探测器组，51、光电探测器一，52、光电探测器二，53、光电探测器三，54、光电探测器四，6、微动平台。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

如图1所示，一种移动补偿式级联阶梯型角反射镜激光干涉仪，包括激光源1、分光镜2、阶梯型直角反射镜组3、移动直角反射镜4、光电探测器组5、微动平台6，该激光源1包括n个平行激光束，其中n≥2，光电探测器组5同样包括n个光电探测器，阶梯型直角反射镜组3包括m个阶梯型直角反射镜与m-1个常规直角反射镜配对组成，其中m≥2，每个阶梯型直角反射镜包括两个正交的反射面，每个反射面为n个阶梯型的反射平面，相邻两个反射平面间距为 (k为自然数)。阶梯型直角反射镜组3的一端连接有可移动微动平台6；激光源1发出的激光经过分光镜2，经反射后每束激光分别射入阶梯型直角反射镜组3，经阶梯型直角反射镜组3内部反射后将激光反射到对应的每个光电探测器，其中阶梯型直角反射镜组3的内部反射是通过阶梯型直角反射镜和常规的直角反射镜交替反射，即其中一个阶梯型直角反射镜反射到常规的直角反射镜后再次反射到另一个阶梯型直角反射镜，然后该阶梯型直角反射镜再反射到另一个常规的直角反射镜；激光源1发出的激光经过分光镜2，直接透射的每束激光分别入射到移动直角反射镜4后反射到对应的每个光电探测器。

如图2所示，四个激光束等距分布，即选用n＝4，分别为激光束一11、激光束二12、激光束三13、激光束四14，且相邻两个激光束的间距e等于激光波长的整数倍。相邻两个激光束之间的间距e均为100-10000倍的激光波长。若选择相邻两个激光束间距e为激光波长的10000倍，则可选择663纳米的激光波长，那么相邻两个激光束的间距d为6.63毫米。对应的光电探测器组5也分别为四个，即光电探测器一51、光电探测器二52、光电探测器三53、光电探测器四54。

另外，成组的阶梯型直角反射镜组3包括三个，即阶梯型直角反射镜一31、阶梯型直角反射镜二32、直角反射镜三33，其中阶梯型直角反射镜一31、阶梯型直角反射镜二32连接在微动平台6上，能够随微动平台6发生位移，而直角反射镜三33则相对于阶梯型直角反射镜而设，实现光路的平移与反向。每个阶梯型直角反射镜组3的阶梯型直角反射镜的反射阶梯面也相应包括四个反射平面与激光源1、光电探测器组5所对应，如图3所示，选用四个反射平面成阶梯形平面以便于加工和降低成本。该光程路线为激光束一11发出的激光在分光镜2分成两路，一路被分光镜2反射射入阶梯型直角反射镜组3进行反射，即阶梯型直角反射镜一31的四个反射平面分别将每束激光反射到直角反射镜三33的反射平面，直角反射镜三33的反射平面又分别将每束激光再反射到阶梯型直角反射镜二32，最后被阶梯型直角反射镜二32上的四个反射平面反射到分光镜2后，再分别透射并射入光电探测器一51、光电探测器二52、光电探测器三53、光电探测器四54；该激光的另一路则直接在分光镜2透射后入射到移动直角反射镜4，被反射到分光镜2后，分光镜2再次将该激光反射至光电探测器一51、光电探测器二52、光电探测器三53、光电探测器四54。

由于阶梯型直角反射镜组3选用了两个阶梯型直角反射镜，因此，激光源1发出的各束激光通过阶梯型直角反射镜组3的反射阶梯面反射后的光路的光程是不相同的，同时激光源1发出的每束激光分成两路后到达对应的光电探测器组5的光程差值均不相同，能够发生干涉现象不仅和激光的波长有关，还和阶梯面的平面高度差值有关系。

本实施例中选用n＝4，每个阶梯型直角反射镜的反射阶梯面的相邻两个反射平面高度差值 可以计算相邻两个反射平面所反射的两束激光的光程差△d为λ/4，因此，只要移动直角反射镜4进行移动λ/8的距离或整数倍于λ/8的距离，该探测器上的光电探测器组5则均有其中一个能够检测出其处于最强激光干涉状态或最弱激光干涉状态，故该激光干涉仪的检测精度则变为λ/8，相对于现有的激光干涉仪只能检测精度为激光波长λ而言，该测量精度得到了显著提高，该测量精度即由阶梯型直角反射镜组3的阶梯型直角反射镜的阶梯面的相邻两个阶梯型的间距(也可称为高度或厚度)以及激光源1的激光波长决定。

当激光束一11正处于最强干涉状态时，即激光束一11发出的激光分成两路后的光程差值为整数倍a₁λ，a₁为自然数，通过光电探测器一51可以测量出最强干涉状态，此时激光束二12所对干涉光路、激光束三13所对干涉光路以及激光束四14所对干涉光路的两路光程差值分别为：a₂λ-λ/4、a₃λ-λ/2、a₄λ-3λ/4，a₂、a₃、a₄为自然数，三者光路此时均处于非最强干涉状态。

当移动直角反射镜4移动λ/8，使激光束一11分成的两路激光光程差值增加λ/4，激光源1的其他激光束光程差△d也相应增加λ/4，此时，激光束一11发出的激光分成两路的光程差值为a₁λ+λ/4，处于非最强干涉状态，而激光束二12发出的激光分成两路的光程差值则变为a₂λ，因此光电探测器二52能够检测到干涉光路将处于最强干涉状态，通过光电探测器二52能够测量其处于最强干涉状态，激光束三13和激光束四14的激光处于非最强干涉状态。当移动直角反射镜4移动λ/4时，激光束三13所对干涉光路将处于最强干涉状态，通过光电探测器三53可以测量出最强干涉状态。

类似的，当移动直角反射镜4移动3λ/8时，使激光束四14分成的两路激光光程差值增加3λ/4时，其他激光束的激光光程差也相应增加3λ/4，此时激光束四14发出的激光分成两路的光程差值则变为a₄λ，其激光束分成的两路光路将处于最强干涉状态，通过光电探测器四54可以测量出最强干涉状态。

再次，当移动直角反射镜4移动λ/2时，使激光束一11分成的两路激光光程差值增加λ时，其他激光束的激光光程差也相应增加λ，激光束一11所对干涉光路又将处于最强干涉状态，通过光电探测器一51可以测量出最强干涉状态。因此，对于四阶梯激光反射结构所对应的激光干涉仪所对应的测量精度就为λ/8，即移动直角反射镜4位移等于或大于λ/8，相应的光电探测器组5既能够观测出激光源1发射的四条激光的光路的干涉状态明显变化。

上述所指的微动平台6是指其能够发生非常小的位移的装置，其移动精度为纳米精度。

优选该微动平台6为压电陶瓷。压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，其在电场作用下产生的形变量很小，最多不超过本身尺寸的千万分之一的微位移，具有往复形变恢复能力，稳定性好、精度高。

为进一步提高本发明一种移动补偿式级联阶梯型角反射镜激光干涉仪的测量精度，本发明还提供一种上述的一种移动补偿式级联阶梯型角反射镜激光干涉仪的测量方法，检测未能测量到的激光干涉波的小数部分，步骤包括：

步骤一、将阶梯型直角反射镜组3的所有阶梯型直角反射镜，即阶梯型直角反射镜一31、阶梯型直角反射镜二32一端固定在微动平台6上，调整好激光源1、分光镜2、阶梯型直角反射镜组3、移动直角反射镜4、光电探测器组5的位置；

步骤二、启动激光源1，激光源1发出的激光到分光镜2反射，经反射后的激光射入对应的阶梯型直角反射镜组3，经阶梯型直角反射镜组3反射到对应的光电探测器组5中每个光电探测器；激光源1发出的激光到分光镜2，经透射后的激光入射到移动直角反射镜4，经移动直角反射镜4反射到光电探测器组5，光电探测器组5可以检测出激光干涉状态，干涉光路调整完成；

步骤三、首先将移动直角反射镜4固定在被测对象的起始位置，控制微动平台6移动，直到光电探测器组5中其中一个检测到激光最强干涉状态或最弱干涉状态，此时固定阶梯型直角反射镜组3，移动直角反射镜4在干涉光路方向移动距离d，对应光电探测器组5测得波长为λ的激光干涉波的数量为N(即光电探测器组5中的n个光电探测器探测到的激光干涉波的总数为N)，此时根据激光波长λ计算获得移动直角反射镜4的移动距离

步骤四、固定所述移动直角反射镜4，控制所述微动平台6移动，使所有m个所述阶梯型直角反射镜沿激光入射方向移动，当所述光电探测器组5中其中一个再次测得一个激光干涉波时，即最强激光干涉状态或最弱激光干涉状态，此时所述微动平台6移动距离为l,则可获得所述移动直角反射镜4在所述步骤三中光电探测器组5未被检测到的距离长度Δd为ml，由此，可获得步骤三中所述移动直角反射镜4的移动距离更为精确的值为

由于上述步骤四中微动平台的移动方向是沿着激光入射的方向，那么其微动平台的移动距离l，相当于增加了该光束激光的光程4l，若该光束激光的光程增加量正好等于移动直角反射镜4移动距离中小于激光波长的部分距离Δd带来的另一个光束光程量2Δd，即2Δd＝4l，那么Δd＝2l，因此可获得移动直角反射镜4的移动距离更为精确的值为

如果步骤四中的阶梯型直角反射镜的位移方向是沿着激光反射的方向，其微动平台的移动距离l减少了该光束激光的光程4l，若该光束激光的光程减少量加上移动直角反射镜3移动距离中小于激光波长的部分距离Δd带来的另一个光束光程量，正好等于一个干涉波长 即 因此可以通过该方法获得的移动直角反射镜的移动距离更为精确的值为d′=d+Δd=λ×N2n+(λ2n-2l).]]>

如图1所示，阶梯型直角反射镜组3包括了阶梯型直角反射镜一31、阶梯型直角反射镜二32和直角反射镜三33，此时m＝2，其中阶梯型直角反射镜一31和阶梯型直角反射镜二32的反射平面为直角阶梯面，直角反射镜三33为的反射平面为直角平面。当微动平台6的移动方向是沿着激光入射的方向，那么其微动平台6的移动距离l，相当于阶梯型直角反射镜一31和阶梯型直角反射镜二32沿着激光入射方向移动了距离l，而直角反射镜三33保持不动，此时增加了该光束激光的光程4l，若该光束激光的光程增加量正好等于移动直角反射镜4移动距离中小于激光波长的部分距离Δd带来的另一个光束光程量2Δd，即2Δd＝4l，那么Δd＝2l，因此可获得移动直角反射镜4的移动距离更为精确的值为d′=d+Δd=λ×N2n+2l.]]>

由于采用多光路干涉测量，测量过程中，各光电探测器探测到的直流电平应该交替变化，如果某一光路的测量环境的变化造成光电探测器测量的直流电平发生偏移，而其它测量光路的光电探测器探测到的直流电平没有发生交替变化，此时认为该测量光路是受到测量环境的影响，忽略其电平变化。如果多条光路的测量环境的变化造成多个光电探测器测量的直流电平发生偏移，则认为测量环境发生变化，忽略其电平变化。仅仅对于测量过程中严格满足多光路干涉状态交替变化的情况才对其进行计数，即多光路干涉测量中引入交流信号，将传统的激光干涉测量中直流电平的测量转换为交流信号的测量。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

一种移动补偿式级联阶梯型角反射镜激光干涉仪及测量方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。