提出了一种基于频分复用技术的激光反馈干涉二维动态位移测量方法。激光器输出的光被分为两路,分别以±1级自准直衍射角入射至反射光栅,并沿原光路返回至腔内产生激光反馈干涉效应。在±1级衍射光路中放置电光晶体对光束相位进行高频调制,利用频分复用技术实现二维动态位移的测量。实验结果表明,所提方法能够重构出物体的二维动态位移,位移分辨率可达10 nm量级。所提方案通过在激光反馈干涉仪中引入衍射光栅,提高了激光反馈干涉测量系统的稳定性和抗环境干扰能力,同时也为使用单光源进行多维度微位移测量提供了新的思路。

为了进一步减小基于相位凝固技术的激光反馈干涉系统测量运动物体微位移时的测量误差, 采用MATLAB数值仿真及曲线拟合的方法, 对移相间隔和外腔反射面振动幅度引起的系统误差进行了理论分析。在系统实验中依据相位凝固原理对物体运动产生的干涉信号进行采样, 获取多组光功率曲线, 在光功率曲线上实时判向并标记特征点。根据特征点重构被测物体的微位移曲线, 对重构得到的微位移台阶曲线进行多项式拟合以提高测量精度。结果表明, 在固定移相间隔为π/5、激光器波长为1550nm的情况下, 测量分辨率优于λ/20(77.5nm), 实际测量的绝对误差最大值为47.98nm, 峰峰值误差平均值小于1nm。相位凝固技术调制解调干涉信号为微位移的方向辨识和高精度测量提供了新的解决方案。

基于相位凝固技术的激光反馈干涉术，为验证其可行性及测量分辨率，设计了微位移测量验证系统。在系统中利用相位调制器进行外腔相位调制，采用相位凝固技术进行采样及解调，重构出外部目标物的位移信息。建立了测量系统的模型，进行了基于相位凝固技术的调制解调算法仿真及位移测量验证实验。实验验证了仿真的正确性和系统的可行性，通过比较外部目标物的实际位移与系统重构位移结果，得出测量峰谷值相对误差小于3%。研究表明，此测量方法能够准确地测量出外部目标物的位移信息，可有效提高系统测量分辨率，并可实现微位移的实时测量。

针对激光反馈干涉术，提出基于相位凝固技术的调制解调方法，用以提高位移测量的分辨率，并设计了利用相位调制器进行调制的位移测量系统.利用调制器进行外腔相位调制，采集调制相位相对固定的干涉光信号，通过解调重构得到被测的位移信息.进行了信号调制、采样、重构技术的研究以及误差分析，并通过仿真验证了方法的可行性.结果表明，采用5点相位凝固采样技术，测量准确度可以达到λ/20.此方法可提高激光反馈干涉术的测量分辨率，实现信号实时采集处理，可用于位移的实时测量.