CN117629078A - 一种翼型光学结构的精密位移传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种翼型光学结构的精密位移传感器，涉及精密位移测量领域，包括：第一折光装置和第二折光装置分别位于第一偏振分光镜的第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面；激光被第一偏振分光镜分为第一偏振光和第二偏振光；第一偏振光经过第一折光装置入射双凸透镜，经双凸透镜汇聚入射光栅，得到的+1级衍射光束经第一折光装置和第一偏振分光镜后得到第一反射光；第一反射光入射至探测器装置；第二偏振光经第二折光装置入射双凸透镜，经双凸透镜汇聚入射光栅，得到的‑1级衍射光束经第二折光装置和第一偏振分光镜后得到第二反射光；第二反射光入射至探测器装置；探测器装置实现位移测量。本发明提高了光路结构抗环境干扰的能力。

Description

一种翼型光学结构的精密位移传感器

技术领域

本发明涉及精密位移测量领域，特别是涉及一种翼型光学结构的精密位移传感器。

背景技术

由于精密及高端制造工艺技术的发展，对测量精度的要求也越来越高，传统的激光干涉测量***以光的波长为测量基准，测量精度容易受外界环境的干扰，不适用于较复杂的工业环境中，而基于衍射光干涉原理的位移测量技术的测量分辨力与光栅的周期直接相关，抗环境干扰能力强，可以采用高刻线密度的衍射光栅实现高分辨力、高精度的位移测量。

尽管基于衍射光干涉原理的位移测量***已经得到广泛应用，但是其光学结构设计还存在很大的改善空间。一般的光栅位移传感器使用反射镜来偏转光线以满足光栅衍射的入射角，但是反射镜及其调整机构不仅在空间上占用了较大的位置，并且调整机构的稳定性也会影响到最终的测量结果；同时，安装容差较小也是限制光栅传感器实际使用精度的重要原因，降低***的装配公差和对位公差的要求、提高***的稳定性和可靠性也是设计高精度光栅位移传感器的重要方向之一。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种翼型光学结构的精密位移传感器，能够提高光路结构抗环境干扰的能力，通过去除现有技术中的反射镜及其调整机构，减小了体积。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种翼型光学结构的精密位移传感器，所述位移传感器包括：激光装置、第一偏振分光镜、光栅、第一折光装置、双凸透镜、第二折光装置和探测器装置；

所述探测器装置位于所述第一偏振分光镜的第二侧面；所述第一折光装置位于所述第一偏振分光镜的第三侧面；所述激光装置位于所述第一偏振分光镜的第一侧面；所述第二折光装置位于所述第一偏振分光镜的第四侧面；所述第一侧面与所述第三侧面相对；所述第二侧面与所述第四侧面相对；

所述激光装置用于发出一束激光；所述激光垂直入射所述第一偏振分光镜的第一侧面，被所述第一偏振分光镜分为互相垂直的第一偏振光和第二偏振光；所述第一偏振光从所述第一偏振分光镜的第三侧面射出；所述第二偏振光从所述第一偏振分光镜的第四侧面射出；

所述第一偏振光经过所述第一折光装置的两次反射后入射至所述双凸透镜，经所述双凸透镜汇聚后以Littrow角度入射至所述光栅中，得到+1级衍射光束；所述+1级衍射光束经过所述第一折光装置的两次反射和所述第一偏振分光镜的一次反射后得到第一反射光；所述第一反射光的方向与所述第一偏振光的方向垂直；所述第一反射光入射至所述探测器装置中；

所述第二偏振光经过所述第二折光装置的两次反射后入射至所述双凸透镜，经所述双凸透镜汇聚后以Littrow角度入射至所述光栅中，得到-1级衍射光束；所述-1级衍射光束经过所述第二折光装置的两次反射后入射至所述第一偏振分光镜，从所述第一偏振分光镜射出得到第二反射光；所述第二反射光的方向与所述第二偏振光的方向一致；所述第二反射光入射至所述探测器装置中；

所述第一折光装置包括第一半五角棱镜和第一四分之一波片；所述第一偏振光经过所述第一半五角棱镜的两次反射后入射至所述第一四分之一波片，经所述第一四分之一波片后得到右旋圆偏振光；所述右旋圆偏振光经所述双凸透镜汇聚后以Littrow角度入射至所述光栅中；

所述第二折光装置包括第二半五角棱镜和第二四分之一波片；所述第二偏振光经过所述第二半五角棱镜的两次反射后入射至所述第二四分之一波片，经所述第二四分之一波片后得到左旋圆偏振光；所述左旋圆偏振光经所述双凸透镜汇聚后以Littrow角度入射至所述光栅中；

所述第一半五角棱镜的第一入射面和所述第三侧面贴合且所述第一入射面和所述第三侧面的尺寸一致；

所述第二半五角棱镜的第二入射面和所述第四侧面贴合且所述第二入射面和所述第四侧面的尺寸一致；

在所述探测器装置中，所述+1级衍射光束与所述-1级衍射光束发生干涉形成干涉信号，并对所述干涉信号进行处理，实现位移测量。

可选地，所述探测器装置包括第三四分之一波片、非偏振分光镜、第二偏振分光镜、第一光电探测器、第二光电探测器、第三偏振分光镜、第三光电探测器和第四光电探测器；

所述+1级衍射光束垂直入射所述第三四分之一波片，经所述第三四分之一波片后，得到左旋圆偏振光；

所述-1级衍射光束垂直入射所述第三四分之一波片，经所述第三四分之一波片后，得到右旋圆偏振光；

所述左旋圆偏振光和所述右旋圆偏振光同时垂直入射所述非偏振分光镜；所述非偏振分光镜将所述左旋圆偏振光和所述右旋圆偏振光的合光分为等强的第三偏振光和第四偏振光；

所述第三偏振光垂直入射所述第二偏振分光镜发生干涉，得到第一干涉光和第二干涉光；

所述第四偏振光垂直入射所述第三偏振分光镜发生干涉，得到第三干涉光和第四干涉光；

所述第一光电探测器接收所述第一干涉光得到第一信号；所述第二光电探测器接收所述第二干涉光得到第二信号；所述第三光电探测器接收所述第三干涉光得到第三信号；所述第四光电探测器接收所述第四干涉光得到第四信号；所述第一信号、所述第二信号、所述第三信号和所述第四信号为互相差90度的弦波信号。

可选地，所述第二偏振分光镜的偏振角为0度；所述第三偏振分光镜的偏振角为45度。

可选地，第三间距和第四间距是一致的；所述第三间距为所述第二偏振分光镜和所述非偏振分光镜之间的间距；所述第四间距为所述第三偏振分光镜和所述非偏振分光镜之间的间距。

可选地，第五间距、第六间距、第七间距和第八间距均是一致的；所述第五间距为所述第二偏振分光镜和所述第一光电探测器之间的间距；所述第六间距为所述第二偏振分光镜和所述第二光电探测器之间的间距；所述第七间距为所述第三偏振分光镜和所述第三光电探测器之间的间距；所述第八间距为所述第三偏振分光镜和所述第四光电探测器之间的间距。

可选地，所述激光装置包括激光器和光隔离器；

所述光隔离器设置在所述激光器的直射光路上；

所述激光器发射的激光经过所述光隔离器后得到一束激光。

可选地，所述激光器为单频激光器。

可选地，所述光栅为反射式全息衍射光栅。

可选地，第一间距和第二间距是一致的；所述第一间距为所述第一四分之一波片与所述第一半五角棱镜之间的间距；所述第二间距为所述第二四分之一波片与所述第二半五角棱镜之间的间距。

可选地，所述双凸透镜的焦距等于双凸透镜焦平面到光栅表面的距离。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

(1)采用一个偏振分光镜和两个半五角棱镜的组合构成“翼型”结构，实现两束偏振光在水平方向上的分光，结构紧凑，空间利用率高，不仅缩短了光程，提高了光路结构抗环境干扰的能力，还省去了反射镜及其调整机构所占用的空间。

(2)降低了位移传感器的调整难度，提高了测量***的稳定性。普遍的方法是通过旋转反射镜角度调整入射光入射光栅角度，在本发明中，仅通过平移入射光位置即可调整入射光栅的角度，减少了光路中的需要调整部件的数量并且降低了调整难度。

(3)构建单倍望远镜***，两束激光对称平行入射双凸透镜并且焦点汇聚在光栅入射面，以此构成单倍望远镜***，显著提升了光栅和测头对位的误差容许度，减小了光栅出现偏摆和俯仰时导致两路衍射光光斑不完全重合的影响。

(4)运用偏振光学特性，光的应用效率较高，避免了普通分光镜因分光而导致的光损失，并且可以有效隔离非期望光束，从而减少环境杂散光对测量信号的干扰，提高了***的可靠性和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种翼型光学结构的精密位移传感器三维结构光路示意图；

图2为本发明二维结构光路示意图；

图3为本发明二维结构线偏振P光示意图；

图4为本发明二维结构线偏振S光示意图。

附图标记说明：

1-激光器，2-光隔离器，301-第一偏振分光镜，302-第二偏振分光镜，303-第三偏振分光镜，401-第一半五角棱镜，402-第二半五角棱镜，501-第一四分之一波片，502-第二四分之一波片，503-第三四分之一波片，6-双凸透镜，7-光栅，8-非偏振分光镜、901-第一光电探测器，902-第二光电探测器，903-第三光电探测器，904-第四光电探测器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种翼型光学结构的精密位移传感器，能够提高光路结构抗环境干扰的能力，通过去除现有技术中的反射镜及其调整机构，减小了体积。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供了一种翼型光学结构的精密位移传感器，所述位移传感器包括：激光装置、第一偏振分光镜301、光栅7、第一折光装置、双凸透镜6、第二折光装置和探测器装置。第一偏振分光镜301是一个正六面体，可以接收和发出光线的面一共有四个面，分别为第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面，根据光线传播方向的不同，每个面都可以作为入射面或出射面。

所述探测器装置位于所述第一偏振分光镜301的第二侧面；所述第一折光装置位于所述第一偏振分光镜301的第三侧面；所述激光装置位于所述第一偏振分光镜301的第一侧面；所述第二折光装置位于所述第一偏振分光镜301的第四侧面；所述第一侧面与所述第三侧面相对；所述第二侧面与所述第四侧面相对。

所述激光装置用于发出一束激光；所述激光垂直入射所述第一偏振分光镜301的第一侧面，被所述第一偏振分光镜301分为互相垂直的第一偏振光和第二偏振光；所述第一偏振光从所述第一偏振分光镜301的第三侧面射出；所述第二偏振光从所述第一偏振分光镜301的第四侧面射出。所述第一偏振光与所述激光的方向一致；所述第二偏振光与所述激光的方向垂直；所述激光发出的线偏振光的角度是45°，也就是线偏振光与水平面的夹角是45°。

所述第一偏振光经过所述第一折光装置的两次反射后入射至所述双凸透镜6，经所述双凸透镜6汇聚后以Littrow角度入射至所述光栅7中，得到+1级衍射光束；所述+1级衍射光束经过所述第一折光装置的两次反射和所述第一偏振分光镜301的一次反射后得到第一反射光；所述第一反射光的方向与所述第一偏振光的方向垂直；所述第一反射光入射至所述探测器装置中。

所述第二偏振光经过所述第二折光装置的两次反射后入射至所述双凸透镜6，经所述双凸透镜6汇聚后以Littrow角度入射至所述光栅7中，得到-1级衍射光束；所述-1级衍射光束经过所述第二折光装置的两次反射后入射至所述第一偏振分光镜301，从所述第一偏振分光镜301射出得到第二反射光；所述第二反射光的方向与所述第二偏振光的方向一致；所述第二反射光入射至所述探测器装置中。

所述第一折光装置包括第一半五角棱镜401和第一四分之一波片501；所述第一偏振光经过所述第一半五角棱镜401的两次反射后入射至所述第一四分之一波片501，经所述第一四分之一波片501后得到右旋圆偏振光；所述右旋圆偏振光经所述双凸透镜6汇聚后以Littrow角度入射至所述光栅7中。

所述第二折光装置包括第二半五角棱镜402和第二四分之一波片502；所述第二偏振光经过所述第二半五角棱镜402的两次反射后入射至所述第二四分之一波片502，经所述第二四分之一波片502后得到左旋圆偏振光；所述左旋圆偏振光经所述双凸透镜6汇聚后以Littrow角度入射至所述光栅7中。

所述第一半五角棱镜401的第一入射面和所述第一偏振分光镜301的第三侧面贴合且所述第一入射面和所述第三侧面的尺寸一致。

所述第二半五角棱镜402的第二入射面和所述第一偏振分光镜301的第四侧面贴合且所述第二入射面和所述第四侧面的尺寸一致。

在所述探测器装置中，所述+1级衍射光束与所述-1级衍射光束发生干涉形成干涉信号，并对所述干涉信号进行处理，实现位移测量。

其中，所述探测器装置包括第三四分之一波片503、非偏振分光镜8、第二偏振分光镜302、第一光电探测器901、第二光电探测器902、第三偏振分光镜303、第三光电探测器903和第四光电探测器904。

所述+1级衍射光束垂直入射所述第三四分之一波片503，经所述第三四分之一波片503后，得到左旋圆偏振光。

所述-1级衍射光束垂直入射所述第三四分之一波片503，经所述第三四分之一波片503后，得到右旋圆偏振光；

所述左旋圆偏振光和所述右旋圆偏振光同时垂直入射所述非偏振分光镜8；所述非偏振分光镜8将所述左旋圆偏振光和所述右旋圆偏振光的合光分为等强的第三偏振光和第四偏振光。

所述第三偏振光垂直入射所述第二偏振分光镜302发生干涉，得到第一干涉光和第二干涉光。

所述第四偏振光垂直入射所述第三偏振分光镜303发生干涉，得到第三干涉光和第四干涉光。

所述第一光电探测器901接收所述第一干涉光得到第一信号；所述第二光电探测器902接收所述第二干涉光得到第二信号；所述第三光电探测器903接收所述第三干涉光得到第三信号；所述第四光电探测器904接收所述第四干涉光得到第四信号；所述第一信号、所述第二信号、所述第三信号和所述第四信号为互相差90度的弦波信号。

具体地，所述第二偏振分光镜302的偏振角为0度；所述第三偏振分光镜303的偏振角为45度。

进一步地，第三间距和第四间距是一致的；所述第三间距为所述第二偏振分光镜302和所述非偏振分光镜8之间的间距；所述第四间距为所述第三偏振分光镜303和所述非偏振分光镜8之间的间距。

更进一步地，第五间距、第六间距、第七间距和第八间距均是一致的；所述第五间距为所述第二偏振分光镜302和所述第一光电探测器901之间的间距；所述第六间距为所述第二偏振分光镜302和所述第二光电探测器902之间的间距；所述第七间距为所述第三偏振分光镜303和所述第三光电探测器903之间的间距；所述第八间距为所述第三偏振分光镜303和所述第四光电探测器904之间的间距。

作为一个具体地实施方式，所述激光装置包括激光器1和光隔离器2。所述光隔离器2设置在所述激光器1的直射光路上。所述激光器1发射的激光经过所述光隔离器2后得到一束激光。

具体地，所述激光器1为单频激光器。

作为一个具体地实施方式，所述光栅7为反射式全息衍射光栅。

具体地，第一间距和第二间距是一致的；所述第一间距为所述第一四分之一波片501与所述第一半五角棱镜401之间的间距；所述第二间距为所述第二四分之一波片502与所述第二半五角棱镜402之间的间距。

进一步地，所述双凸透镜6的焦距等于双凸透镜6焦平面到光栅7表面的距离。

在实际应用中，在激光器1的直射光路上依次配置光隔离器2和第一偏振分光镜301；所述光隔离器2防止杂散光回射回激光器1从而影响其输出频率的稳定性；激光器1发出的激光经第一偏振分光镜301分光后形成相互垂直的P偏振光和S偏振光。其中，P偏振光为第一偏振光，S偏振光为第二偏振光。

所述P偏振光经第一半五角棱镜401反射后光线偏转45°垂直入射第一四分之一波片501后变为右旋圆偏振光；所述右旋圆偏振光垂直入射双凸透镜6后汇聚于光栅7上一点；所述右旋圆偏振光入射角满足littrow条件产生(+1)级次衍射光原路返回；所述(+1)级次衍射光经过双凸透镜6变为平行光垂直入射第一四分之一波片501变为S偏振光；所述S偏振光经过第一半五角棱镜401反射后垂直入射第一偏振分光镜301发生反射然后垂直入射第三四分之一波片503变为左旋圆偏振光。

所述S偏振光经第二半五角棱镜402反射后光线偏转45°垂直入射第二四分之一波片502后变为左旋圆偏振光；所述左旋圆偏振光垂直入射双凸透镜6后汇聚于光栅7上一点；所述左旋圆偏振光入射角满足littrow条件产生(-1)级次衍射光原路返回；所述(-1)级次衍射光经过双凸透镜6变为平行光垂直入射第二四分之一波片502变为P偏振光；所述P偏振光经过第二半五角棱镜402反射后垂直入射第一偏振分光镜301发生透射然后垂直入射第三四分之一波片503变为右旋圆偏振光。

所述左旋圆偏振光和右旋圆偏振光垂直入射非偏振分光镜8；所述重合的两束圆偏振光经非偏振分光镜8分为等强的两束合光入射第二偏振分光镜302和第三偏振分光镜303分光发生干涉；所述第二偏振分光镜302和第三偏振分光镜303偏振角分别为0°和45°，因此可以在四个光电探测器处得到4路相差90°的弦波信号。

进一步地，所述激光器1为单频激光器；所述光栅7为反射式全息衍射光栅；所述第一半五角棱镜401和第二半五角棱镜402的侧边长与第一偏振分光的边长一致且紧密贴合；所述第一四分之一波片501和第二四分之一波片502与第一半五角棱镜401和第二半五角棱镜402的间距相等；所述双凸透镜6的焦距等于双凸透镜6焦平面到光栅7表面的距离；所述第二偏振分光镜302和非偏振分光镜8与第三偏振分光镜303和非偏振分光镜8的间距等距；所述4个光电接受器到对应偏振分光镜面的间距等距。

作为一个具体地实施方式，所述双凸透镜6的焦距可以小于双凸透镜6焦平面到光栅7表面的距离，此时一次衍射产生的0级衍射光就不会沿对向光路原路返回，进而回射进激光器影响激光输出功率的稳定性。具体地，当光斑汇聚于双凸透镜焦点的时候，0级衍射光会回射激光器，所以加入光隔离器2来避免光束回射至激光器影响激光输出功率的稳定性。

进一步地，激光器1为标准波长为635nm的单频激光器，光束偏振态为线偏模光；光栅7为1200线/mm的反射式全息衍射光栅；偏振分光镜为5×5×5mm的标准尺寸；半五角棱镜侧边长5mm；根据光栅方程d(sini+sinθ)＝mλ，式中光栅栅距为1200线/mm，衍射级次m取±1级，光源波长为635nm，littrow衍射入射角等于衍射角，代入得衍射角为22.4°。

在激光器1的直射光路上依次配置光隔离器2和第一偏振分光镜301；第一半五角棱镜401设置在第一偏转分光镜301右侧，第一半五角棱镜401的左侧面和第一偏转分光镜301的右侧面尺寸一致且重合；右侧第二半五角棱镜402设置在第一偏转分光镜301左侧，第二半五角棱镜401的右侧面和第一偏转分光镜301的左侧面尺寸一致且重合；第一四分之一波片501和第二四分之一波片502分别与第一半五角棱镜401和第二半五角棱镜402的两个底面平行且等距；双凸透镜6的焦平面与第一四分之一波片501和第二四分之一波片502平行且等距；光栅7设置双凸透镜6的正下方且与双凸透镜6的间距等于双凸透镜6的焦距；第三四分之一波片503设置在第一偏振分光镜301的右上侧；非偏振分光镜8设置在第三四分之一波片503的透射光路上；第二偏振分光镜302和第三偏振分光镜303分别设置在非偏振分光镜8的透射端与反射端且与非偏振分光镜8的间距相等；第二偏振分光镜303的两个光线输出侧分别设置有第一光电探测器901和第二光电探测器902，第三偏振分光镜303的两个光线输出侧分别设置有第三光电探测器903和第四光电探测器904。

本发明提供的位移传感器的工作原理如下：

激光器1出射的线偏振光经光隔离器2入射第一偏振分光镜301分光形成相互垂直的P偏振光和S偏振光。

如图3所示，线偏振P光垂直入射第一半五角棱镜401，光线偏转45°后垂直入射第一四分之一波片501变为右旋圆偏振光，右旋圆偏振光垂直入射双凸透镜6后汇聚在光栅7上发生第一次衍射，第一次衍射产生的+1级衍射光满足littrow衍射角原路返回双凸透镜6，经过双凸透镜6后垂直入射第一四分之一波片501变为S偏振光，S偏振光垂直入射第一半五角棱镜401后光线偏转45°垂直入射第一偏转分光镜301后反射，经过反射的S偏转光垂直入射第三四分之一波片503。

如图4所示，线偏振S光垂直入射第二半五角棱镜402，光线偏转45°后垂直入射第二四分之一波片502变为左旋圆偏振光，左旋圆偏振光垂直入射双凸透镜6后汇聚在光栅7上发生第一次衍射，第一次衍射产生的-1级衍射光满足littrow衍射角原路返回双凸透镜6，经过双凸透镜6后垂直入射第二四分之一波片502变为P偏振光，P偏振光垂直入射第二半五角棱镜402后光线偏转45°垂直入射第一偏转分光镜301后透射，经过透射的S偏转光垂直入射第三四分之一波片503。

如图2、图3、图4所示，包含一次衍射信息的线偏振P光和S光同时入射第三四分之一波片503变为右旋圆偏振光和左旋圆偏振光入射非偏振分光镜8，重合的两束圆偏振光经非偏振分光镜8分为等强的两束合光入射偏振角为0°的第二偏振分光镜302和偏振角为45°的第三偏振分光镜503分光发生干涉，在四个光电探测器处得到4路相差90°的弦波信号，光电探测器检测干涉条纹的强度变化并转化成电信号，因此获得弦波变化规律的相差90°的四路电信号，经滤波、辨向、计数等电路处理就可以获得光栅位移和方向信息。

本发明的第一偏振分光镜301、第二偏振分光镜302和第三偏振分光镜303的入射面均是立方体偏振分光棱镜的表面，该立方体偏振分光棱镜的对角面是分光面。在本发明中所有的激光在入射光学元件是光线的传播方向都是垂直入射面的。

本发明实现了测量光束的一次衍射，实现了光学二细分，提高了测量精度，光路结构对称并且空间利用率高，同时利用双凸透镜构建单倍望远镜***提高光栅偏转的容差，实现光栅移动时的自补偿偏转角。整个位移传感器结构紧凑，抗环境干扰能力强，抗光栅偏转能力强，稳定性和测量精度高。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种翼型光学结构的精密位移传感器，其特征在于，所述位移传感器包括：激光装置、第一偏振分光镜、光栅、第一折光装置、双凸透镜、第二折光装置和探测器装置；

所述探测器装置位于所述第一偏振分光镜的第二侧面；所述第一折光装置位于所述第一偏振分光镜的第三侧面；所述激光装置位于所述第一偏振分光镜的第一侧面；所述第二折光装置位于所述第一偏振分光镜的第四侧面；所述第一侧面与所述第三侧面相对；所述第二侧面与所述第四侧面相对；

所述激光装置用于发出一束激光；所述激光垂直入射所述第一偏振分光镜的第一侧面，被所述第一偏振分光镜分为互相垂直的第一偏振光和第二偏振光；所述第一偏振光从所述第一偏振分光镜的第三侧面射出；所述第二偏振光从所述第一偏振分光镜的第四侧面射出；

所述第一偏振光经过所述第一折光装置的两次反射后入射至所述双凸透镜，经所述双凸透镜汇聚后以Littrow角度入射至所述光栅中，得到+1级衍射光束；所述+1级衍射光束经过所述第一折光装置的两次反射和所述第一偏振分光镜的一次反射后得到第一反射光；所述第一反射光的方向与所述第一偏振光的方向垂直；所述第一反射光入射至所述探测器装置中；

所述第二偏振光经过所述第二折光装置的两次反射后入射至所述双凸透镜，经所述双凸透镜汇聚后以Littrow角度入射至所述光栅中，得到-1级衍射光束；所述-1级衍射光束经过所述第二折光装置的两次反射后入射至所述第一偏振分光镜，从所述第一偏振分光镜射出得到第二反射光；所述第二反射光的方向与所述第二偏振光的方向一致；所述第二反射光入射至所述探测器装置中；

所述第一折光装置包括第一半五角棱镜和第一四分之一波片；所述第一偏振光经过所述第一半五角棱镜的两次反射后入射至所述第一四分之一波片，经所述第一四分之一波片后得到右旋圆偏振光；所述右旋圆偏振光经所述双凸透镜汇聚后以Littrow角度入射至所述光栅中；

所述第二折光装置包括第二半五角棱镜和第二四分之一波片；所述第二偏振光经过所述第二半五角棱镜的两次反射后入射至所述第二四分之一波片，经所述第二四分之一波片后得到左旋圆偏振光；所述左旋圆偏振光经所述双凸透镜汇聚后以Littrow角度入射至所述光栅中；

所述第一半五角棱镜的第一入射面和所述第三侧面贴合且所述第一入射面和所述第三侧面的尺寸一致；

所述第二半五角棱镜的第二入射面和所述第四侧面贴合且所述第二入射面和所述第四侧面的尺寸一致；

在所述探测器装置中，所述+1级衍射光束与所述-1级衍射光束发生干涉形成干涉信号，并对所述干涉信号进行处理，实现位移测量。

2.根据权利要求1所述的翼型光学结构的精密位移传感器，其特征在于，所述探测器装置包括第三四分之一波片、非偏振分光镜、第二偏振分光镜、第一光电探测器、第二光电探测器、第三偏振分光镜、第三光电探测器和第四光电探测器；

所述+1级衍射光束垂直入射所述第三四分之一波片，经所述第三四分之一波片后，得到左旋圆偏振光；

所述-1级衍射光束垂直入射所述第三四分之一波片，经所述第三四分之一波片后，得到右旋圆偏振光；

所述左旋圆偏振光和所述右旋圆偏振光同时垂直入射所述非偏振分光镜；所述非偏振分光镜将所述左旋圆偏振光和所述右旋圆偏振光的合光分为等强的第三偏振光和第四偏振光；

所述第三偏振光垂直入射所述第二偏振分光镜发生干涉，得到第一干涉光和第二干涉光；

所述第四偏振光垂直入射所述第三偏振分光镜发生干涉，得到第三干涉光和第四干涉光；

所述第一光电探测器接收所述第一干涉光得到第一信号；所述第二光电探测器接收所述第二干涉光得到第二信号；所述第三光电探测器接收所述第三干涉光得到第三信号；所述第四光电探测器接收所述第四干涉光得到第四信号；所述第一信号、所述第二信号、所述第三信号和所述第四信号为互相差90度的弦波信号。

3.根据权利要求2所述的翼型光学结构的精密位移传感器，其特征在于，所述第二偏振分光镜的偏振角为0度；所述第三偏振分光镜的偏振角为45度。

4.根据权利要求2所述的翼型光学结构的精密位移传感器，其特征在于，第三间距和第四间距是一致的；所述第三间距为所述第二偏振分光镜和所述非偏振分光镜之间的间距；所述第四间距为所述第三偏振分光镜和所述非偏振分光镜之间的间距。

5.根据权利要求2所述的翼型光学结构的精密位移传感器，其特征在于，第五间距、第六间距、第七间距和第八间距均是一致的；所述第五间距为所述第二偏振分光镜和所述第一光电探测器之间的间距；所述第六间距为所述第二偏振分光镜和所述第二光电探测器之间的间距；所述第七间距为所述第三偏振分光镜和所述第三光电探测器之间的间距；所述第八间距为所述第三偏振分光镜和所述第四光电探测器之间的间距。

6.根据权利要求1所述的翼型光学结构的精密位移传感器，其特征在于，所述激光装置包括激光器和光隔离器；

所述光隔离器设置在所述激光器的直射光路上；

所述激光器发射的激光经过所述光隔离器后得到一束激光。

7.根据权利要求6所述的翼型光学结构的精密位移传感器，其特征在于，所述激光器为单频激光器。

8.根据权利要求1所述的翼型光学结构的精密位移传感器，其特征在于，所述光栅为反射式全息衍射光栅。

9.根据权利要求1所述的翼型光学结构的精密位移传感器，其特征在于，第一间距和第二间距是一致的；所述第一间距为所述第一四分之一波片与所述第一半五角棱镜之间的间距；所述第二间距为所述第二四分之一波片与所述第二半五角棱镜之间的间距。

10.根据权利要求1所述的翼型光学结构的精密位移传感器，其特征在于，所述双凸透镜的焦距等于双凸透镜焦平面到光栅表面的距离。