案例8:用光纤差分干涉仪测量运动台与物镜的相对位置

上海拍频光电
2024-10-03

一)光纤双频激光干涉仪系列简介

上海拍频光电科技有限公司(以下简称上海拍频光电)开发的FDI光纤双频激光干涉仪系列产品,结合了光纤传输的便捷性和双频干涉技术的高精度等优点。按干涉仪工作方式分为光纤单轴干涉仪光纤探针干涉仪光纤差分干涉仪等几种。下面介绍光纤差分干涉仪的典型应用场景——用2个光纤差分干涉仪测量运动台相对于物镜在X、Y方向的位置变化。


二)运动台与物镜的相对位置测量系统方案

系统方案如下图。

在运动台的X和Y方向粘接一根长条反射镜,同时在物镜的X和Y方向各粘接一个小反射镜。分别用2个光纤差分干涉仪对其位置进行测量,干涉信号进入双频干涉控制器进行处理,解调出运动台相对于物镜的X和Y,并通过网口、SinCos、ABZ或者BISS等协议输出,既可用于上位机软件显示,也可直接接入电机驱动器进行运动台闭环反馈。因为采用了光纤差分干涉仪,所以可以弥补测量光路当中大部分的环境误差和材料热胀冷缩导致的误差,大大提高了系统测量精度。

图1 用光纤差分干涉仪测量运动台与物镜在X、Y方向的相对位移


三)系统配置

图1的测量方案配置清单如下表。

表1 测量系统配置清单

序号名称型号数量备注
1双频干涉控制器FIC021提供2通道的光源和信号解调
2光纤差分干涉仪FDIF0104R2光纤长度3米,其它长度可定制
3参考反射镜定制2粘接在物镜上,作为干涉仪的参考反射镜
4长条反射镜定制2长条镜尺寸需根据运动台最大行程定制



四)主要技术指标

主要技术指标如下表。

序号指标名称参数备注
1测量自由度2
2光学分辨率387.5 nm即未经过电子细分的SinCos信号
3系统分辨率0.378 nm
经过电子细分之后的ABZ信号
4量程500 mm局限于被测长条反射镜的长度
5最大测量速度1 m/s
6输出通讯协议网口、SinCos、ABZ、BissC



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