本发明专利技术公开了一种基于自混合干涉的折射率测量装置，包括激光光源、位移台、反射镜、信号处理单元及数据处理单元，所述位移台上装载有被测样品，所述激光光源、被测样品及反射镜依次光路连接，所述信号处理单元的输入端与所述激光光源相连，其输出端与所述数据处理单元。本发明专利技术还公开了一种基于自混合干涉的折射率测量方法。本发明专利技术无需传统激光干涉仪的分束器和参考镜等辅助光学元件，结构简单紧凑，成本低廉，装置易准直，适用范围广。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学测量
，具体涉及一种基于自混合干涉的折射率测量装置 及方法。
技术介绍
目前，人们对光学玻璃材料的折射率测量做了大量工作，提出了很多有意义的测 量方法。测量光学玻璃材料折射率的方法主要分测角法和干涉法两大类。测角法有最小偏 向角法、直角照准法、自准直法和V棱镜折射仪法等；干涉法分为F-P(法布里-珀罗干涉 仪）干涉法和浸液法等。光学玻璃材料折射率测量精度达到1(T6的是最小偏向角法、直角 照准法和F-P干涉法。F-P干涉法要求两个内表面须精确到和理想几何平面偏差在1/20 到1/100波长，两个内表面应严格平行，样品面形精度也要求较高。直角照准法在精度1" 的测角仪上可得到3X1CT6的测量精度，但对光管的光束平行性要求非常高，对折射率大于 1. 86的光学材料，因全反射而无法测量。最小偏向角法测量精度一般在1(T5,若折射率测量 精度要达到1〇_6,需在精度1"的大型精密测角仪进行测量，并对温度和压力进行校正。 上述几种测量方法大多要求复杂精密的光学部分，这对于一些想要通过简单测量 获得较高精度（1(T4?1(T5)应用场合并不适宜。同时被测物本身是配合物，或者配合度要 求高，这对普通透明（对某些波段）固体提出了加工要求以及精度要求。 基于外部反馈光效应的激光自混合干涉技术是近几年来兴起的一种具有很高应 用价值的新型干涉计量技术，该技术利用部分反射光重新耦合入激光器谐振腔时，调制激 光器输出功率以及输出频率的特性，实现对外腔光程变化的感知，由于系统固有的结构简 单、测量精度高、易于准直的显著优点，解决了传统干涉测量技术系统复杂、敏感于准直等 问题，在很多场合可以代替传统干涉仪。 激光自混合干涉原理如图1所示，干涉系统由半导体激光器和外部反射体组成。 激光器出射的激光被外部反射体反射或散射后，一部分光又返回激光器的谐振腔，并通过 改变谐振腔内的载流子密度造成激光介质折射率发生变化进而调制激光器本身的频率和 强度。 如图1所示，腔镜A与腔镜B之间构成内腔，腔镜B与外部反射体M之间构成外腔， ri、r2分别为激光器谐振腔的振幅反射系数，r3为外部反射体M的振幅反射系数，n。为激光 器有效层材料复折射率，d为激光器谐振腔长度，L为外腔长度。设初始状态下，腔镜A处存 在光波【主权项】1. 一种基于自混合干涉的折射率测量装置，其特征在于：包括激光光源、位移台、反射 镜、信号处理单元及数据处理单元，所述位移台上装载有被测样品，所述激光光源、被测样 品及反射镜依次光路连接，所述信号处理单元的输入端与所述激光光源相连，其输出端与 所述数据处理单元。2. 如权利要求1所述的一种基于自混合干涉的折射率测量装置，其特征在于：所述激 光光源采用半导体激光器，其上集成设置有光电二极管，所述光电二极管用于监测所述半 导体激光器的光功率。3. 如权利要求2所述的一种基于自混合干涉的折射率测量装置，其特征在于：所述信 号处理单元包括电流电压转换电路、隔直电路及滤波放大电路，所述电流电压转换电路的 输入端连接所述光电二极管的输出端，所述隔直电路的输入端连接所述电流电压转换电路 的输出端，其输出端连接所述滤波放大电路的输出端。4. 如权利要求3所述的一种基于自混合干涉的折射率测量装置，其特征在于：所述电 流电压转换电路采用取样电阻、三极管或积分电路。5. 如权利要求1-4任一项所述的一种基于自混合干涉的折射率测量装置，其特征在 于：所述数据处理单元包括数据采集卡及计算机，所述数据采集卡连接所述信号处理单元 的输出端，并与所述计算机进行通信，所述计算机用于存储所述信号处理单元发出的数据 并进行分析处理。6. 如权利要求1所述的一种基于自混合干涉的折射率测量装置，其特征在于：所述激 光光源、被测样品及反射镜同光轴依次设置。7. 如权利要求6所述的一种基于自混合干涉的折射率测量装置，其特征在于：所述位 移台为带示数的手动平移台或可读数的位移台。8. -种基于自混合干涉的折射率测量方法，其特征在于，包括以下步骤： 51、 准备被测样品，保证该被测样品的两个透射面具有共垂面并形成一夹角，并对该夹 角的角度进行测量； 52、 将被测样品放置在位移台上，保证被测样品的一个透光面垂直于位移台的工作台 面且垂直于激光光源的光轴； 53、 开启激光光源，调节反光镜使被反光镜反射的激光能够返回到激光光源，并测量反 光镜与被测样品的透射面的夹角； 54、 启动数据采集卡，沿激光光源的光轴方向移动位移台并记录位移台的位移距离，光 电二极管产生的电流信号经过信号处理单元处理后传输给数据采集卡，并通过数据采集卡 发送给计算机进行存储； 55、 计算机对数据进行分析处理，计算出被测样品的折射率。9. 如权利要求8所述的一种基于自混合干涉的折射率测量方法，其特征在于，所述步 骤S5包括以下分步骤： 551、 对数据进行重采样、滤波、归一化幅值，然后计数条纹数量； 552、 建立折射率求取模型：其中，η为被测样品的折射率，λ为激光波长，N为条纹数量，d为位移距离，α为被测 样品的两个透射面的夹角，β为反光镜与被测样品的透射面的夹角； S53、将λ、Ν、(1、α、β的值代入折射率求取模型，计算出被测样品的折射率η。【专利摘要】本专利技术公开了一种基于自混合干涉的折射率测量装置，包括激光光源、位移台、反射镜、信号处理单元及数据处理单元，所述位移台上装载有被测样品，所述激光光源、被测样品及反射镜依次光路连接，所述信号处理单元的输入端与所述激光光源相连，其输出端与所述数据处理单元。本专利技术还公开了一种基于自混合干涉的折射率测量方法。本专利技术无需传统激光干涉仪的分束器和参考镜等辅助光学元件，结构简单紧凑，成本低廉，装置易准直，适用范围广。【IPC分类】G01N21-45【公开号】CN104535535【申请号】CN201510022741【专利技术人】黄文财, 陈晨曦, 张咏冰, 陈敏亮, 王晓忠 【申请人】厦门大学【公开日】2015年4月22日【申请日】2015年1月16日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于自混合干涉的折射率测量装置，其特征在于：包括激光光源、位移台、反射镜、信号处理单元及数据处理单元，所述位移台上装载有被测样品，所述激光光源、被测样品及反射镜依次光路连接，所述信号处理单元的输入端与所述激光光源相连，其输出端与所述数据处理单元。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄文财，陈晨曦，张咏冰，陈敏亮，王晓忠，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35
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