1.一种光频梳六自由度测量方法,其特征在于包括以下内容:1)设置具有设定重复频率差的第一光频梳和第二光频梳,第一光频梳和第二光频梳的光谱范围有重叠,以保证两光频梳能够发生多外差干涉;2)第一光频梳分成两束光脉冲分别经由设置在测量臂的测量光栅角锥和设置在参考臂上的参考光栅角锥衍射返回后合成一束光;3)第二光频梳发出的光脉冲依次发送到两个平行间隔设置的透射二维光栅,其中,透射二维光栅与测量光栅角锥中的光栅参数相同;4)合光光束与经透射二维光栅出射的光脉冲发生干涉,同时测量两个正交方向的干涉信息得到测量光栅角锥的六自由度位置和姿态信息;其中,六自由度位置和姿态包括俯仰角、偏摆角、横向位移、轴向位移和滚转角。
2.如权利要求1所述的一种光频梳六自由度测量方法,其特征在于,采用干涉光中所携带的光谱相频特性获得测量光栅角锥的俯仰角和偏摆角,并获取该光谱经过狭缝后的幅频特性来测量相应的横向位移;采用0级衍射光获得测量光栅角锥的轴向位移,并利用衍射光点位置获得测量光栅角锥的滚转角,完成六自由度位置和姿态的高精度绝对测量。
3.如权利要求1所述的一种光频梳六自由度测量方法,其特征在于,俯仰角或偏摆角为:其中, 式中,“[]”表示取整运算,A为粗测绝对值,F为放大因子,S为多外差干涉光谱范围内单个谱线相位值进行非模糊角度范围内的小角度。
4.如权利要求1所述的一种光频梳六自由度测量方法,其特征在于,横向位移ΔxΔy分别为:式中,λ 2,(+1,0) 和λ 2,(-1,0) 代表(±1,0)级衍射光经狭缝后所探测到的中心波长,λ 2,(0,+1) 和λ 2,(0,-1) 表示(0,±1)级衍射光经狭缝后所探测到的中心波长,D为光栅对间距,d为光栅周期,λ 0 为光栅角锥初始位置无平移也无旋转探测到的衍射光中心波长。
5.如权利要求1所述的一种光频梳六自由度测量方法,其特征在于,轴向位移L为:式中,υ g 代表光频梳脉冲在空气中的群折射率,时间延迟Δt通过对干涉信号I R 和I M 傅里叶变换得到光谱相位延迟计算得到,Δf rep =f rep2 -f rep1 ,f rep1 和f rep2 分别为两个光频梳的重复频率。
6.一种光频梳六自由度测量系统,其特征在于,该测量系统包括一对具有微小重频差的光频梳,第一光频梳作为信号光脉冲,第二光频梳作为本振光脉冲;所述信号光脉冲进入一迈克尔逊干涉装置,所述信号光脉冲经分成参考光束和测量光束,所述参考光束和测量光束分别经由设置在参考臂和测量臂的参考光栅角锥和测量光栅角锥衍射得到0、(0,±1)和(±1,0)级衍射光,经参考光栅角锥和测量光栅角锥的衍射光返回并在第一分光镜上重新合光后发射到第二分光镜;本振光脉冲依次经过两个平行间隔设置的透射二维光栅,使得本振光脉冲的空间位置能够与测量光中的各级衍射光一一对应并发射到第二分光镜,经透射二维光栅的衍射光与经第一分光镜的出射光在第二分光镜发生干涉,经第二分光镜出射的一部分干涉光发射到CCD探测器,经第二分光镜出射的另一部分干涉光分别发射到第三分光镜、第四分光镜和第一探测器,经第三分光镜反射的光经一透镜聚焦到第三探测器,经第三分光镜透射的光经过一狭缝发射到第二探测器,经第四分光镜反射的光经一透镜发射到第五探测器,经第四分光镜透射的光经一狭缝发射到第四探测器。
7.如权利要求6所述的一种光频梳六自由度测量系统,其特征在于,所述第一探测器探测0级光干涉信号用来获得所述测量光栅角锥沿Z轴移动的位移;所述第二探测器和第四探测器分别测出经过狭缝的(±1,0)级干涉光光谱中心波长的变化,通过差分探测得到测量光栅角锥在X轴方向上的位置变化,类似地可以得到测量光栅角锥在Y轴方向上的位置变化;所述第三探测器和第五探测器测量(±1,0)级衍射光光谱的相频特性曲线,用于获得测量光栅角锥绕Y轴旋转的绝对偏转角,即俯仰角,类似地可以得到测量光栅角锥绕X轴旋转的绝对偏转角,即偏摆角;所述CCD探测器类用于监测光斑位置移动,用于获得测量光栅角锥绕光轴转角,即滚转角,其中,空间笛卡尔坐标系O-XYZ,X轴与参考臂光束平行,Z轴与测量臂光束平行,Y轴垂直于XOZ平面。