双波长单光栅式大量程纳米级位移测量方法的研究

纳米测量是先进制造业发展的关键技术，也是整个纳米科技领域的先导和基础。本项目将双波长激光和单根光栅相结合，构造大量程、高精度且成本较低的外差式光栅干涉位移测量系统。研究内容包括双波长单光栅式干涉测量系统理论模型的建立和分析，干涉场特征信号变化与位移量的对应机理，光栅衍射特性对测量分辨率和精度的影响机理，光路系统优化设计，基于信号交点跟踪的任意相位差条纹信号计数细分方法，系统抗干扰能力的综合分析，系统误差的分析、补偿及修正等。该方法采用双波长激光，给干涉条纹随位移（或时间）的变化引入一个载波，使普通单光栅干涉测量的直流信号系统转变为交流信号系统，可大大增强系统的抗干扰能力和稳定性，从而保证测量精度。其研究成果将大大提高我国超精密加工中较低价位纳米级测量仪器的自主创新能力，对进一步推动先进制造技术的发展具有重要的现实意义，并将直接影响到我国航空航天、国防军事、生物医学及新材料等技术的长远发展。