【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有宽计量工艺窗口的棱镜耦合应力计相关申请的交叉引用本申请要求2018年6月29日提交的系列号为62/692,233的美国临时申请以及2018年4月2日提交的系列号为62/651,442的美国临时申请的优先权权益，本申请以二者各自的内容为基础，并通过参考将其全文纳入本文。
本公开涉及玻璃基离子交换(IOX)制品，具体涉及表征玻璃基化学强化制品中的应力的棱镜耦合系统和方法，其具有扩展的(即，相对较大的)测量工艺窗口，其中，化学强化制品的折射率分布曲线包括近表面尖峰区域。
技术介绍
化学强化的玻璃基制品通过使玻璃基基材经受化学改性以提高至少一个强度相关性特征(例如硬度、抗断裂性等)来形成。已经发现，化学强化的玻璃基制品作为基于显示器的电子装置——尤其是手持式装置，例如手机和平板电脑——的盖板玻璃具有特定用途。在一种方法中，化学强化通过离子交换(IOX)过程实现，由此，玻璃基基材的基质中的离子(“本地离子”或“基材离子”)被外部引入的离子(即，替代或扩散其中的离子)，例如来自熔融浴的离子替代。当替代性离子比...
【技术保护点】
1.一种估算化学强化制品中的膝应力的方法，所述化学强化制品具有折射率分布曲线，并且所述折射率分布曲线具有近表面的尖峰区域和深区域，它们限定了玻璃基基材中的光波导，所述方法包括：/na)使用以初始测量配置设置的棱镜耦合系统，收集化学强化制品的TM和TE模式谱；/nb)检验TM和TE模式谱并发现它们未落在优选测量窗口内，所述优选测量窗口可在选定容差内精确估算膝应力；/nc)一次或多次地改变棱镜耦合系统的测量配置并测量新的TM和TE模式谱直到新的TM和TE模式谱落在优选测量窗口内；以及/nd)使用新的TM和TE模式谱来确定膝应力。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180402 US 62/651,442;20180629 US 62/692,2331.一种估算化学强化制品中的膝应力的方法，所述化学强化制品具有折射率分布曲线，并且所述折射率分布曲线具有近表面的尖峰区域和深区域，它们限定了玻璃基基材中的光波导，所述方法包括：
a)使用以初始测量配置设置的棱镜耦合系统，收集化学强化制品的TM和TE模式谱；
b)检验TM和TE模式谱并发现它们未落在优选测量窗口内，所述优选测量窗口可在选定容差内精确估算膝应力；
c)一次或多次地改变棱镜耦合系统的测量配置并测量新的TM和TE模式谱直到新的TM和TE模式谱落在优选测量窗口内；以及
d)使用新的TM和TE模式谱来确定膝应力。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，改变测量配置可包括改变以下中的至少一项：i)棱镜耦合器系统的测量光的波长；ii)用于在棱镜耦合器系统的耦合棱镜与光波导之间提供光学耦合的界面流体的厚度；和iii)界面流体的折射率。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，TM模式谱和TE模式谱各自具有条纹计数，所述条纹计数具有整数部分和分数部分FP，并且其中，对于优选测量窗口，TM和TE模式谱各自的分数部分FP在0.1至0.85之间。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，对于优选测量窗口，TM和TE模式谱各自的分数部分FP在0.15至0.75之间。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，TM和TE模式谱各自包括在全内反射(TIR)部分与非TIR部分之间的临界角过渡，其中，TIR部分包括具有位置的条纹并且包括离临界角过渡距离Δnf的离临界角过渡最近的最近条纹，所述方法还包括：将条纹位置外推到非TIR部分中以限定虚拟条纹的位置，所述虚拟条纹具有离最近条纹的距离DVF；以及通过关系FP＝Δnf/DVF确定分数部分FP。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，棱镜耦合系统包括光源，其包括多个发光元件，所述发光元件各自发射不同测量波长的光，并且其中，改变测量配置包括调整测量波长，其包括关闭其中的一个发光元件以及打开另一个发光元件。
7.根据权利要求2所述的方法，其中，测量波长可在三个不同测量波长之间变化，所述三个不同测量波长落在540nm至650nm的波长范围内。
8.根据权利要求2所述的方法，其中，改变测量波长包括使测量波长改变至少1％。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，改变测量波长使测量波长改变1％至25％。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，改变测量波长使测量波长改变2％至15％。
11.一种在化学强化离子交换(IOX)制品中进行膝应力测量的方法，所述化学强化离子交换制品具有近表面的尖峰区域和深区域，它们限定了玻璃基基材中的光波导，所述方法包括：
a)使用棱镜耦合系统收集光波导的第一模式谱，所述第一模式谱包括第一横磁(TM)模式谱和第一横电(TE)模式谱，所述棱镜耦合系统具有耦合棱镜并且以第一配置放置，所述第一配置由第一测量波长以及位于耦合棱镜和IOX制品之间的界面处的界面流体的厚度和折射率限定；
b)评估第一TM模式谱和第一TE模式谱，发现TM模式谱和TE模式谱中的至少一者位于优选测量窗口之外，而优选测量窗口允许在选定的容差内估算膝应力；
c)通过调整测量波长、界面流体的厚度和界面流体的折射率中的至少一者，以第二配置来放置棱镜耦合系统；
d)利用处于第二配置的棱镜耦合系统，收集光波导的第二模式谱，其包括第二TM模式谱和第二TE模式谱，其中，第二配置将第二TM模式谱和第二TE模式谱置于优选测量窗口内；以及
e)使用第二TM模式谱和第二TE模式谱确定在选定容差内的膝应力。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，先进行操作a)、c)和d)，再进行操作b)。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，操作c)包括仅调整测量波长。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，棱镜耦合系统包括光源，其包括多个发光元件，所述发光元件各自发射不同测量波长的光，并且其中，操作c)包括调整测量波长，其包括关闭其中的一个发光元件以及打开另一个发光元件。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，不同的测量波长包括三个不同的测量波长，它们各自具有小于10nm的波长带。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，不同的测量波长包括三个不同的测量波长，它们各自具有小于6nm的波长带。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，不同的测量波长落在540nm至650nm的波长范围内。
18.根据权利要求11所述的方法，其中，调整测量波长使测量波长改变至少1％。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，调整测量波长使测量波长改变1％至25％。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，调整测量波长使测量波长改变2％至15％。
21.根据权利要求18所述的方法，其中，调整测量波长使测量波长改变3％至11％。
22.根据权利要求11所述的方法，其中，TM模式谱和TE模式谱各自具有条纹计数，所述条纹计数具有整数部分和分数部分FP，并且其中，对于优选测量窗口，TM和TE模式谱各自的分数部分FP在0.1至0.85之间。
23.根据权利要求12所述的方法，其中，对于优选测量窗口，TM和TE模式谱各自的分数部分FP在0.15至0.75之间。
24.根据权利要求12所述的方法，其中，TM和TE模式谱各自包括在全内反射(TIR)部分与非TIR部分之间的临界角过渡，其中，TIR部分包括具有位置的条纹并且包括离临界角过渡距离Δnf的离临界角过渡最近的最近条纹，所述方法还包括：将条纹位置外推到非TIR部分中以限定虚拟条纹的位置，所述虚拟条纹具有离最近条纹的距离DVF；以及通过关系FP＝Δnf/DVF确定分数部分FP。
25.根据权利要求11所述的方法，其中，操作c)包括仅调整界面流体的厚度。
26.根据权利要求11所述的方法，其中，操作c)的调整界面流体的厚度包括：改变提供给界面的真空量，其中，增加真空量减小了厚度，并且其中，减小真空量增大了厚度。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，光波导具有临界角，所述临界角具有临界角有效折射率，并且其支持具有有效折射率的漏模，所述方法还包括：
改变界面流体的厚度，以改变漏模的有效折射率，从而将其转变成准导模，所述准导模的有效折射率高于临界角有效折射率。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，改变界面流体的厚度使漏模的有效折射率增大，并且其中，界面流体的折射率大于临界角有效折射率。
29.根据权利要求27所述的方法，其中，改变界面流体的厚度使漏模的有效折射率减小，并且其中，界面流体的折射率小于临界角有效折射率。
30.根据权利要求27所述的方法，其中，TM模式谱和TE模式谱各自具有条纹计数，所述条纹计数具有整数部分和分数部分FP，并且其中，改变界面流体的厚度改变了条纹计数的分数部分FP，使得分数部分FP落在与优选测量窗口相关的分数部分范围内。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，分数部分范围在0.1至0.85之间。
32.根据权利要求30所述的方法，其中，分数部分范围在0.15至0.75之间。
33.根据权利要求30所述的方法，其中，光波导具有临界角，所述临界角具有临界角有效折射率，并且其支持具有有效折射率的漏模，所述方法还包括：
改变界面流体的折射率，以改变漏模的有效折射率，从而将其转变成准导模，所述准导模的有效折射率高于临界角有效折射率。
34.根据权利要求33所述的方法，其中，TM模式谱和TE模式谱各自具有条纹计数，所述条纹计数具有整数部分和分数部分FP，并且其中，改变界面流体的折射率改变了条纹计数的分数部分FP，使得分数部分FP落在与优选测量窗口相关的分数部分范围内。
35.根据权利要求34所述的方法，其中，分数部分范围在0.1至0.85之间。
36.根据权利要求35所述的方法，其中，分数部分范围在0.15至0.75之间。
37.一种用于测量化学强化离子交换(IOX)制品的应力特征的棱镜耦合系统，所述化学强化离子交换制品具有近表面的尖峰区域和深区域，它们在玻璃基基材中形成并且限定了光波导，所述棱镜耦合系统包括：
g)耦合棱镜，其具有输入表面、输出表面和耦合表面，并且其中，所述耦合表面与基材上表面处的波导接界，从而限定具有界面流体的界面，所述界面流体具有界面流体折射率和厚度；
h)真空系统，其气动连接到所述界面并且被构造用于改变界面处的真空量；
i)界面流体供应器，其流体连接到所述界面并且被构造用于向界面供应一种或多种界面流体；
j)光源系统，其发射具有测量波长的测量光，所述测量波长能够选自多个不同的测量波长，其中，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·C·安德鲁斯，匡载欣，R·V·罗瑟夫，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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