1.一种对称式半导体激光自混合光栅干涉三维位移测量系统，其特征在于，包括四通道稳定电流源(1)、反射式二维平面光栅(2)、四个激光发射和调制模块、信号发生器(7)、电压放大器(8)和信号处理模块(9)，其中，四通道稳定电流源分别为四个激光发射和调制模块提供直流电流，四个激光发射和调制模块发出的四束激光分别以x轴方向+1级利特罗入射角、x轴方向‑1级利特罗入射角、y轴方向‑1级利特罗入射角、y轴方向+1级利特罗入射角入射至所述反射式二维平面光栅，经过光栅衍射后，每束激光对应于利特罗级数的衍射光沿着入射光路分别反馈回四个激光发射和调制模块中的半导体激光器腔内，发生自混合干涉；四个激光发射和调制模块分别将其产生的自混合干涉信号转化为电信号输出至信号处理模块(9)，信号发生器(7)产生稳定的正弦电压信号，同步输出至电压放大器(8)和信号处理模块(9)，电压放大器(8)将放大后的电压信号加载至相互并联的四个激光发射和调制模块，信号处理模块(9)对来自四个激光发射和调制模块和信号发生器(7)的信号进行数字运算处理后，得到反射式二维平面光栅(2)在x、y、z方向的三维位移；

四个激光发射和调制模块分别为第一激光发射和调制模块、第二激光发射和调制模块、第三激光发射和调制模块和第四激光发射和调制模块，第一激光发射和调制模块包括第一半导体激光器(31)、第一光电探测器(41)、第一温度控制器(51)和第一电光相位调制器(61)，第二激光发射和调制模块包括第二半导体激光器(32)、第二光电探测器(42)、第二温度控制器(52)和第二电光相位调制器(62)，第三激光发射和调制模块包括第三半导体激光器(33)、第三光电探测器(43)、第三温度控制器(53)和第三电光相位调制器(63)，第四激光发射和调制模块包括第四半导体激光器(34)、第四光电探测器(44)、第四温度控制器(54)和第四电光相位调制器(64)；

在四通道稳定电流源(1)驱动下，第一至第四半导体激光器发射相同波长的激光，四束激光分别穿过第一至第四电光相位调制器，并分别以x轴方向+1级利特罗入射角、x轴方向‑

1级利特罗入射角、y轴方向‑1级利特罗入射角、y轴方向+1级利特罗入射角入射至反射式二维平面光栅，经过光栅衍射后，每束激光对应于利特罗级数的衍射光沿入射光路分别反馈回第一至第四半导体激光器，发生激光自混合干涉，造成出射激光强度变化；第一至第四光电探测器分别置于第一至第四半导体激光器的后向输出面上，将变化的光强信号转化为电信号输出至所述信号处理模块(9)，第一至第四温度控制器分别用于保证第一至第四半导体激光器工作在固定的环境温度下。

2.根据权利要求1所述的对称式半导体激光自混合光栅干涉三维位移测量系统，其特征在于，第一至第四半导体激光器发出的激光均为偏振比大于500：1的线偏振光，其中第一半导体激光器(31)、第三半导体激光器(33)的出射激光的偏振方向平行于y轴方向，第二半导体激光器(32)、第四半导体激光器(34 )的出射激光的偏振方向平行于x轴方向。

3.根据权利要求1所述的对称式半导体激光自混合光栅干涉三维位移测量系统，其特征在于，反射式二维平面光栅(2)在x轴方向和y轴方向有相同的刻线周期d，为保证利特罗入射角的存在以及足够的回馈光强度，与激光波长λ间满足λ/2

4.根据权利要求1所述的对称式半导体激光自混合光栅干涉三维位移测量系统，其特征在于，第一至第四半导体激光器发出的激光分别穿过第一至第四电光相位调制器后，入射到反射式二维平面光栅(2)时的利特罗入射角θL为：θL＝arcsin(λ/2d)；

其中，λ为激光波长，d为反射式二维平面光栅在x轴方向和y轴方向的刻线周期。

5.根据权利要求1所述的对称式半导体激光自混合光栅干涉三维位移测量系统，其特征在于，第一至第四电光相位调制器主轴方向和通过的激光偏振方向一致，第一至第四电光相位调制器对通过的激光进行纯相位调制。

6.一种基于权利要求1‑5任一项所述测量系统的测量方法，其特征在于，该方法具体为：从第一至第四半导体激光器发出的激光分别经过第一至第四电光相位调制器调制后，分别以(+1,0)级、(‑1,0)级、(0,‑1)级、(0,+1)级利特罗结构入射到反射式二维平面光栅(2)上，相应的(+1,0)级、(‑1,0)级、(0,‑1)级、(0,+1)级光栅衍射光沿入射光路返回，再次经过第一至第四电光相位调制器后，分别进入第一至第四半导体激光器，并造成激光自混合干涉效应；激光自混合干涉效应会造成半导体激光器的输出光强发生波动，第一至第四光电探测器分别将第一至第四半导体激光器的光强信号转化为电压信号，同时输入到信号处理模块进行数据处理。

7.根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于，信号处理模块进行数据处理的方法为：

令序数i代表第一至第四半导体激光器中的任意一个， 表示第i半导体激光器的反馈光与输出光之间的相位差，第i半导体激光器的输出光强Ii近似为：其中，Ii0表示无光反馈时的激光器输出光强，mi为光强调制系数；

当光栅分别沿x方向位移Δx、沿y方向位移Δy、沿z方向位移Δz后，根据光栅衍射定律和光程关系，分别得到四路反馈光相对出射光的相位差变化情况：其中，λ为激光波长，d为反射式二维平面光栅在x轴方向和y轴方向的刻线周期，θL为入射到反射式二维平面光栅时的利特罗入射角， 分别为四路出射光的初始相位， 分别为由光栅位移引起的四路反馈光的相位变化；

对第一至第四电光相位调制器施加相同频率和幅度的正弦电压，使其对通过的 激光的相位产生正弦调制，调制幅度均为a，调制频率均为fm，考虑到每束反馈光均两次经过电光相位调制器，加载调制信号后的四路反馈光相位差随着时间变化，分别为为：

其中，t为调制时间；

将上述四式分别代回第i半导体激光器的输出光强Ii公式，得到第一至第四半导体激光器的输出光强随着时间t的变化Ii(t)；对其做贝塞尔展开，得：其中，Ii0表示无光反馈时的激光器输出光强，mi为光强调制系数， 为出射光的初始相位， 为由光栅位移引起的反馈光的相位变化，J0(2a)、J1(2a)、J2(2a)、J3(2a)、J4(2a)分别为零阶、一阶、二阶、三阶、四阶贝塞尔函数；随时间变化的激光光强I1(t)、I2(t)、I3(t)、I4(t)分别被第一至第四光电探测器探测，转化为电压信号并输入至信号处理模块，根据上式，电压信号的一次谐波Ui1(t)和二次谐波Ui2(t)分别为：信号发生器产生的调制信号Ur(t)也同时输入到信号处理模块中：

Ur(t)＝sin(2πfmt)；

对该信号倍频，并使相位延迟π/2，得到载波信号Ur2(t)：

Ur2(t)＝cos(4πfmt)；

使Ui1(t)除以Ur(t)，Ui2(t)除以Ur2(t)，得到一次谐波的振幅Ai1和二次谐波的振幅Ai2：选取合适的调制幅度a，使得J1(2a)＝J2(2a)，激光光强信号所携带的相位信息能够通过反正切函数获得：由上述反正切函数计算的相位包裹于(‑π,π)之间，再经过解包裹运算后得到连续的相位 根据四路反馈光的相位与光栅位移之间的关系得到光栅三维位移为：