一种光学材料折射率的测量装置及其测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光学材料折射率的测量装置及其测量方法，属于材料性能测试技术领域，能够解决现有折射率测量方法难以精确测量高折射率或微小尺寸的光学材料的折射率的问题。所述装置包括光源模块、透明平板、成像模块和测量模块；光源模块用于提供预设波长的单色光；透明平板上设置有第一成像参考标记；成像模块用于在测量待测样品之前和测量待测样品时，分别对第一成像参考标记进行光学成像；将测量待测样品之前的成像模块的成像位置记为零点位置；将测量待测样品时的成像模块的成像位置记为终点位置；测量模块用于根据成像模块从零点位置移动到终点位置的位移量，以及待测样品的厚度测量待测样品的折射率。本发明专利技术用于测量光学材料的折射率。

A device for measuring refractive index of optical materials and its measuring method

The invention discloses a measuring device for refractive index of optical materials and a measuring method thereof, belonging to the technical field of material performance testing, which can solve the problem that the existing refractive index measuring method is difficult to accurately measure the refractive index of optical materials with high refractive index or small size. The device includes a light source module, a transparent plate, an imaging module and a measurement module; a light source module is used to provide monochromatic light of a preset wavelength; a first imaging reference mark is arranged on the transparent plate; an imaging module is used to perform optical imaging on the first imaging reference mark before and when measuring the sample to be tested; an imaging module before measuring the sample to be tested The imaging position of is recorded as the zero position; the imaging position of the imaging module when measuring the sample to be measured is recorded as the end position; the measurement module is used to measure the refractive index of the sample to be measured according to the displacement of the imaging module from the zero position to the end position and the thickness of the sample to be measured. The invention is used for measuring the refractive index of an optical material.

【技术实现步骤摘要】
一种光学材料折射率的测量装置及其测量方法
本专利技术涉及一种光学材料折射率的测量装置及其测量方法，属于材料性能测试

技术介绍
光学材料作为应用最为广泛的一类材料，其涵盖内容极为宽广，从无机光学材料到有机光学材料，从宏观无序的玻璃到长程有序的单晶，从体积巨大的光学体材料到显微尺度下的二维光学膜材料。不管材料的形态如何，要在光学领域得到应用，就需要有材料的相关光学性能指标来对材料的应用前景进行评价，并以此支撑材料应用中的相关光学设计。折射率，作为光学材料最为表观的一个性能指标，其测量涉及的原理及技术手段较为简单，但是随着应用的深入与提高，对折射率的测量精度的要求也越来越高。为了精确测量光学材料的折射率，通常采用的方法有几何光学法和干涉法，前者的代表是最小偏转棱镜法，后者典型的有Mach-Zehnder干涉法，此外还有依靠界面波变化的棱镜耦合法等。但是现有这些折射率的测量方法，往往要受到光学材料的尺寸形态和折射率的测量范围这两个因素的制约，难以精确测量尺寸微小或具有高折射率的光学材料的折射率。
技术实现思路
本专利技术提供了一种光学材料折射率的测量装置及其测量方法，能够解决现有折射率测量方法难以精确测量高折射率或微小尺寸的光学材料的折射率的问题。本专利技术提供了一种光学材料折射率的测量装置，所述装置包括：光源模块、透明平板、成像模块和测量模块；所述光源模块用于提供预设波长的单色光；所述透明平板具有光学平面，所述光学平面上设置有第一成像参考标记；所述成像模块用于在测量待测样品之前和测量待测样品时，分别对所述第一成像参考标记利用所述光源模块进行光学成像；所述待测样品位于所述透明平板和所述成像模块之间；将测量所述待测样品之前的所述成像模块的成像位置记为零点位置；将测量所述待测样品时的所述成像模块的成像位置记为终点位置；所述测量模块用于根据所述成像模块从所述零点位置移动到所述终点位置的位移量，以及所述待测样品的厚度测量所述待测样品的折射率。可选的，所述测量模块具体用于根据第一公式获取所述待测样品的折射率；所述第一公式为：n＝ΔL/L+1；其中，所述n为所述待测样品的折射率；所述ΔL为所述成像模块的位移量；所述L为所述待测样品的厚度。可选的，从所述光源模块、所述透明平板至所述成像模块构成成像光路；所述装置还包括设置在所述成像光路中的第一偏振器件和第二偏振器件，所述第一偏振器件位于所述光源模块和所述透明平板之间；所述第二偏振器件位于所述待测样品和所述成像模块之间；所述第一偏振器件和所述第二偏振器件用于确定所述待测样品的折射率主轴方向。可选的，所述测量模块还用于获取所述待测样品从第一状态到第二状态的旋转角度；其中，所述第一状态为所述待测样品的通光平面与所述光束的中心轴垂直；所述第二状态为所述待测样品的折射率主轴方向与所述第一偏振器件的偏振方向平行或垂直。可选的，所述装置还包括设置在所述成像光路上的光束整形单元，所述光束整形单元位于所述光源模块与所述第一偏振器件之间；所述光束整形单元用于对从所述光源模块输出的光束进行汇聚整形。可选的，所述成像模块包括成像镜头和成像探测器；所述成像镜头上具有第二成像参考标记；所述成像探测器位于所述成像镜头的焦平面上；所述成像镜头用于当所述第二成像参考标记和所述第一成像参考标记对准时，对所述第一成像参考标记进行光学成像。可选的，所述装置还包括设置在所述成像光路上的分光镜和光阑，所述分光镜位于所述第一偏振器件和所述透明平板之间；所述光阑位于所述分光镜和所述透明平板之间；所述分光镜的反射侧设置有观察屏，所述观察屏用于观察从所述分光镜反射的光线。可选的，所述装置还包括外场施加单元，所述外场施加单元用于对所述待测样品施加外场。可选的，所述光源模块包括至少一个光源、至少一个光纤耦合透镜和至少一个传导光纤；所述光源、所述光纤耦合透镜和所述传导光纤一一对应；所述光纤耦合透镜用于将所述光源发出的单色光耦合到所述传导光纤上；所述光源模块还包括合束光纤，所有所述传导光纤上的光束通过所述合束光纤的输出口输出。可选的，所述装置还包括第一载物台，所述第一载物台用于放置所述透明平板；所述第一载物台中心设有第一开孔，光束可通过所述第一开孔照射所述透明平板；所述第一载物台可在垂直于所述成像光路方向的平面上移动；所述装置还包括第二载物台，所述第二载物台用于放置所述待测样品；所述第二载物台中心设有第二开孔，光束可通过所述第二开孔照射所述待测样品；所述第二载物台可在三维空间上移动。可选的，所述装置还包括第一载物台，所述第一载物台用于放置所述透明平板和所述待测样品；所述待测样品朝向所述透明平板的通光平面与所述透明平板的光学平面贴合；所述第一载物台中心设有第一开孔，光束可通过所述第一开孔照射所述透明平板；所述第一载物台可在垂直于所述成像光路方向的平面上移动。可选的，所述测量模块还用于获取所述成像模块对所述待测样品相对的两个通光平面分别进行光学成像时的移动距离，并将所述移动距离作为所述待测样品的厚度。可选的，所述装置还包括光纤安装底座，所述光纤安装底座用于固定所述合束光纤。可选的，所述光束整形单元包括靠近所述合束光纤的输出口设置的凸透镜和靠近所述第一偏振器件设置的凹透镜。可选的，所述外场为温度场、电场和磁场中的任意一种或几种。本专利技术还提供了一种应用上述任一项所述的测量装置测量光学材料折射率的测量方法，所述方法包括：所述成像模块对所述第一成像参考标记进行光学成像，将所述成像模块的成像位置记为零点位置；将所述待测样品放入成像光路之后，所述成像模块对所述第一成像参考标记再次进行光学成像，将所述成像模块的成像位置记为终点位置；根据所述成像模块从所述零点位置移动到所述终点位置的位移量，以及所述待测样品的厚度测量所述待测样品的折射率。可选的，在所述成像模块对所述第一成像参考标记再次进行光学成像之前，所述方法还包括：将所述第一偏振器件和所述第二偏振器件放入所述成像光路中；调节所述第一偏振器件和所述第二偏振器件的设置角度，使得所述第一偏振器件和所述第二偏振器件的偏振方向垂直；调节所述待测样品的设置角度，使得所述待测样品的折射率主轴方向与所述第一偏振器件的偏振方向平行或垂直；调节所述第二偏振器件和所述待测样品的设置角度，使得所述第二偏振器件的偏振方向、所述待测样品的折射率主轴方向与所述第一偏振器件的偏振方向均平行。本专利技术能产生的有益效果包括：1)本专利技术所提供的光学材料折射率的测量装置，以单色光作为照明光源，通过测量待测样品插入成像光路前、后，成像模块对透明平板上的第一成像参考标记进行光学成像时的位移量来计算待测样品的折射率。由于本专利技术是通过待测样品插入成像光路前后带来的物距变化来计算待测样品的折射率，因而对待测样品的尺寸形态和折射率大小没有限制，因此本专利技术提供的测量装置可以实现精确测量高折射率或微小尺寸的光学材料的折射率的目的。2)本专利技术所提供的光学材料折射率的测量装置，通过第一偏振器件和第二偏振器件来检测待测样品对偏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学材料折射率的测量装置，其特征在于，所述装置包括：/n光源模块、透明平板、成像模块和测量模块；/n所述光源模块用于提供预设波长的单色光；/n所述透明平板具有光学平面，所述光学平面上设置有第一成像参考标记；/n所述成像模块用于在测量待测样品之前和测量待测样品时，分别对所述第一成像参考标记利用所述光源模块进行光学成像；所述待测样品位于所述透明平板和所述成像模块之间；将测量所述待测样品之前的所述成像模块的成像位置记为零点位置；将测量所述待测样品时的所述成像模块的成像位置记为终点位置；/n所述测量模块用于根据所述成像模块从所述零点位置移动到所述终点位置的位移量，以及所述待测样品的厚度测量所述待测样品的折射率。/n

【技术特征摘要】
1.一种光学材料折射率的测量装置，其特征在于，所述装置包括：
光源模块、透明平板、成像模块和测量模块；
所述光源模块用于提供预设波长的单色光；
所述透明平板具有光学平面，所述光学平面上设置有第一成像参考标记；
所述成像模块用于在测量待测样品之前和测量待测样品时，分别对所述第一成像参考标记利用所述光源模块进行光学成像；所述待测样品位于所述透明平板和所述成像模块之间；将测量所述待测样品之前的所述成像模块的成像位置记为零点位置；将测量所述待测样品时的所述成像模块的成像位置记为终点位置；
所述测量模块用于根据所述成像模块从所述零点位置移动到所述终点位置的位移量，以及所述待测样品的厚度测量所述待测样品的折射率。


2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量模块具体用于根据第一公式获取所述待测样品的折射率；
所述第一公式为：n＝△L/L+1；
其中，所述n为所述待测样品的折射率；所述△L为所述成像模块的位移量；所述L为所述待测样品的厚度。


3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，从所述光源模块、所述透明平板至所述成像模块构成成像光路；
所述装置还包括设置在所述成像光路中的第一偏振器件和第二偏振器件，所述第一偏振器件位于所述光源模块和所述透明平板之间；所述第二偏振器件位于所述待测样品和所述成像模块之间；
所述第一偏振器件和所述第二偏振器件用于确定所述待测样品的折射率主轴方向。


4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述测量模块还用于获取所述待测样品从第一状态到第二状态的旋转角度；
其中，所述第一状态为所述待测样品的通光平面与所述光束的中心轴垂直；所述第二状态为所述待测样品的折射率主轴方向与所述第一偏振器件的偏振方向平行或垂直。


5.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述装置还包括设置在所述成像光路上的光束整形单元，所述光束整形单元位于所述光源模块与所述第一偏振器件之间；
所述光束整形单元用于对从所述光源模...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄凌雄，陈瑞平，张戈，李丙轩，廖文斌，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：福建;35