CN2599568Y

CN2599568Y - 透明材料折射率干涉测量仪

Info

Publication number: CN2599568Y
Application number: CNU022836624U
Authority: CN
Inventors: 黄国松; 李顺光
Original assignee: Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Current assignee: Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2004-01-14
Anticipated expiration: 2012-12-27

Abstract

一种透明材料折射率干涉测量仪，主要是将待测材料制成两块对称棱镜组成的组合平板样品，并将其置于马赫－陈德尔干涉仪一臂上，产生两路干涉，一路是马赫－陈德尔干涉，另一路是组合平板样品的两通光面形成的等厚干涉，组合平板样品中的一块固定，另一块沿固定块平移的同时，精密测定移动过程中两路干涉条纹的变化量m₁和m₂；利用n=1/[1－2(m₁/m₂)]计算待测材料的折射率。本实用新型的优点是：折射率测量精度达10^－5～10^－6；在测试过程中避免使用测角仪；在样品移动过程中，光束方向不产生变化，不会破坏干涉；折射率只与条纹变化量有关；影响测量精度的因素减少；所测折射率上限达2.7，可测量从紫外到红外的材料折射率。

Description

透明材料折射率干涉测量仪

技术领域：

本实用新型与透明材料有关，特别是一种透明材料折射率干涉测量仪。

背景技术：

测量透明材料折射率的经典仪器有阿贝折射率、V棱镜折射率仪和最小偏向角法折射率仪。阿贝折射率仪测量精度不高，最高到10^-4，V棱镜折射率仪测量精度高达10^-5，以上两种装置由于折射率匹配液原因不能测量折射率高于1.8的材料，最小偏向角法折射率仪测量精度高达10^-6，但需要精度高达2”的测角仪。公开号为1077533的专利提出的干涉法折射率测定仪，是采用改进的迈克尔逊干涉仪，通过转动样品到规定角度，记录条纹变化量，得到待测材料折射率。该测定仪测量精度可达10^-5，但该测定仪存在以下缺点：

1.该测定仪在测试过程中，需要转动样品，这需要高精度测角仪才能达到其测试精度。

2.该测定仪通过转动样品改变光程差，需要转动很大角度才能得到大量的条纹变化量，以达到其测量精度。但引起光束偏转很大，可能破坏其干涉。

3.该测定仪影响测量精度的因素很多，例如样品厚度、光源波长、转动角度和条纹变化量等的误差都会影响该测定仪的测量精度。

实用新型内容：

本实用新型要解决的技术问题在于克服上述现有技术在测量透明材料折射率方面的困难，提供一种透明材料折射率干涉测量仪。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种透明材料折射率干涉测量仪，包括激光光源，在光束前进的方向上依次有准直透镜、第一半透半反镜、组合平板样品、第一全反镜，在第一半透半反镜的反射光路上设有第二全反镜，在第二全反镜的反射光路和第一全反镜的反射光路的交点处设有第二半透半的镜，在该第二半透半反镜的透射光路上设有第二光阑和第二光电接收器，在第一半透半反镜的另一透射方向设有第一光阑和第一光电接收器，第一光电接收器和第二光电接收器的输出端与数据采集系统相连，该数据采集系统再接一计算机。

在第一半透半反镜和组合平板样品之间还设有第一偏振片，在第一半透半反镜和第二全反镜之间还设有第二偏振片，以适应利用透明材料折射率干涉测量仪测量各向异性透明材料的需要。

所述的组合平板样品是由相同的两块尖劈相对叠合而成的矩形样品，其两通光面的平整度＜0.5，光洁度PIII，组合后的平行度≤10”。

本实用新型的技术效果如下：

1.本实用新型装置透明材料折射率测量精度达10^-5～10^-6；

2.本实用新型在测试过程中不用测角仪；

3.在样品移动过程中，光束方向不产生变化，不会破坏干涉；

4.折射率只与条纹变化量有关，影响测量精度的因素较少；

5.所测折射率上限达2.7，可测量从紫外到红外的材料折射率。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

附图说明：

图1为本实用新型干涉测量仪的光路结构示意图。

图2为本实用新型样品加工示意图。

具体实施方式：

先请参阅图1，图1是本实用新型透明材料折射率干涉测量仪光路结构示意图。由图可见，本实用新型透明材料折射率干涉测量仪包括激光光源1、准直透镜2、第一半透半反镜3、第一光电接收器4、第一光阑5、第一偏振片6、样品7、第一全反镜8、数据采集系统9、计算机10、分析处理软件11、第二光电接收器12、第二光阑13、第二半透半反镜14，第二全反镜15、第二偏振片16。激光光源1产生的激光束，经准直透镜2后成平行光，入射到第一半透半反镜3，分成两束光，其中透射光束通过待测样品7，经第一全反镜8反射到第二半透半反镜14，反射光束经第二全反镜15反射到第二半透半反镜14上，形成马赫-陈德尔干涉，干涉条纹经孔径小于干涉条纹宽度的第二光阑13，入射到第二光电接收器12上；透射光束入射到样品7上时，分别在样品7的两通光面产生反射，两面的反射光束经第一半透半反镜3，产生等厚干涉，干涉条纹通过孔径小于条纹宽度的第一光阑5，入射到第一光电接收器4上。测量时，沿图1中样品7中的箭头方向缓慢移动样品中的一块701，固定样品的另一块702，引起两路干涉的干涉条纹变化，光电接收器4和12接收到条纹变化量，经数据采集系统9，输入计算机10，得到条纹变化量m₁和m₂，采用分析处理软件11，根据公式n＝1/[1-2(m₁/m₂)]可计算出待测样品的折射率，其中n为材料折射率，m₁和m₂是两路干涉的条纹变化量。

测量各向异性材料时，在干涉测量仪的两臂分别加入第一偏振片6和第二偏振片16。

利用不同波长的激光光源，可以测量材料从紫外到近红外的折射率，从而得到材料的色散和阿贝尔数。

组合平板样品7加工技术要求如下：

1.如图2所示将矩形样品沿对角线切割成相同的两块701、702，并将两切面磨光后光胶成整体再按图2技术要求加工；然后加温使样品分离；

2.两通光面平整度N＜0.5，光洁度PIII，组合后平行度≤10”；

3.其余面320号砂磨毛，所有棱倒角为0.5nm。

本实用新型透明材料折射率干涉测量仪的构成将包括四个模块：配置各种波长(如532、650、1060nm等)激光组成多波长测量系统的第一模块；包括图1所示光路的组合干涉仪、组合样品架和步进电机组成的第二模块作为仪器的主体；采用光电接收器、低噪声直流放大器、数据采集及图像处理组成仪器的第三个模块；过程控制、数据采集、图像处理和数据处理分析软件和电脑组成系统的第四模块。

只要将组合平板样品放置光路中，并将干涉条纹级别调到接近零场，由计算机控制步进马达带动样品701沿702棱镜斜面缓慢移动。周期性电信号送入计算机进行条纹计数和识别，最后计算出测量结果。整个测量中只要将样品放入并微调干涉仪，其余工作可全部由电脑控制完成。

Claims

1、一种透明材料折射率干涉测量仪，其特征在于它包括激光光源(1)，在光束前进的方向上依次有准直透镜(2)、第一半透半反镜(3)、组合平板样品(7)、第一全反镜(8)，在第一半透半反镜(3)的反射光路上设有第二全反镜(15)，在第二全反镜(15)的反射光路和第一全反镜(8)的反射光路的交点处设有第二半透半反镜(14)，在该第二半透半反镜(14)的透射光路中设有第二光阑(13)和第二光电接收器(12)，在第一半透半反镜(3)的另一透射方向设有第一光阑(5)和第一光电接收器(4)，第一光电接收器(4)和第二光电接收器(12)与数据采集系统(9)相连，该数据采集系统(9)再接一计算机(10)。

2、根据权利要求1所述的透明材料折射率干涉测量仪，其特征在于第一半透半反镜(3)和组合平板样品(7)之间还设有第一偏振片(6)，在第一半透半反镜(3)和第二全反镜(15)之间还设有第二偏振片(16)。

3、根据权利要求2所述的透明材料折射率干涉测量仪，其特征在于所述组合平板样品(7)是由相同的两块尖臂相对叠合而成的矩形样品，其两通光面的平整度＜0.5，光洁度PIII，组合的平行度≤10”。