双折射测量装置及基于该装置的寻常光、非常光测量方法制造方法及图纸

本申请公开了一种双折射测量装置及基于该装置的寻常光、非常光测量方法。其中双折射测量装置包括：偏振光生成单元、开设透光孔的遮光片及检偏器；偏振光生成单元设置于遮光片的入射光侧；检偏器设置于遮光片的出射光侧；遮光片与检偏器之间设置待测样品；遮光片用于遮挡偏离透光孔的入射光。本申请在待测样品的入射光侧设置了遮光片，利用遮光片遮挡偏离透光孔的入射光，使得本申请的测量装置可以测量任意尺寸的待测样品。本申请的寻常光、非常光测量方法，无需使用反射光求折射率，仅使用双折射测量装置输出的偏振光的光强，利用简单的计算公式即可获得待测样品的寻常光折射率和非常光折射率，计算公式简单，计算量小且结果精确。

【技术实现步骤摘要】
双折射测量装置及基于该装置的寻常光、非常光测量方法
本申请涉及一种双折射测量装置及基于该装置的寻常光、非常光测量方法，属于光学测量

技术介绍
双折射是光束入射到各向异性的晶体，分解为两束光，且两束光沿不同方向折射的现象。光波入射各向异性的晶体后，除特殊方向以外，都要发生双折射现象，分解成振动方向互相垂直、传播速度不同、折射率不等的两种偏振光。其中一条光线遵守折射定律，称为寻常光线，简称O光；另一条光线并不按照折射定律的角度而折射，称为非常光线，简称E光。现有技术中，在测量待测样品的寻常光折射率和非常光折射率时，通常使用的方法为波动光学法：即利用光通过待测样品后，由光的相位变化或光在待测样品表面反射时光的偏振态变化求折射率。利用波动光学法测量折射率的典型装置为椭偏仪。通过椭偏仪获得寻常光折射率和非常光的折射率的过程为：已知入射光的偏振态，通过改变入射光的入射角或按一定角度旋转待测样品，从而测量不同偏振光线的相位延迟差和反射率比值，计算或拟合出待测样品的寻常光折射率和非常光的折射率。但利用椭偏仪测量待测样品的寻常光折射率和非常光折射率时，要求待测样品的尺寸大于5mm，导致对于5mm以下的待测样品难以测量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种双折射测量装置，以解决现有测量装置存在的难以测量小于5mm的待测样品的技术问题。同时，本专利技术还提供了基于上述双折射测量装置的寻常光折射率和非常光折射率的测量方法。本专利技术提供了一种双折射测量装置，包括：偏振光生成单元、开设透光孔的遮光片及检偏器；所述偏振光生成单元设置于所述遮光片的入射光侧；所述检偏器设置于所述遮光片的出射光侧；所述遮光片与所述检偏器之间设置待测样品；所述遮光片用于遮挡偏离透光孔的入射光。优选地，所述遮光片为两个，两个所述遮光片的透光孔相对设置，所述待测样品设置于两个所述遮光片之间。进一步地，所述偏振光生成单元包括热光源、滤波片及第一起偏器；所述滤波片的入射光侧设置所述热光源，所述滤波片的出射光侧设置所述第一起偏器，经由所述第一起偏器的出射光照射于所述遮光片上。优选地，所述偏振光生成单元还包括沿光路依次设置的光阑、衰减片及透镜；所述光阑、衰减片及透镜设置于所述滤波片与所述第一起偏器之间。进一步地，所述偏振光生成单元包括冷光源及第二起偏器；所述第二起偏器的入射光侧设置所述冷光源，所述第二起偏器的出射光侧设置所述遮光片。进一步地，所述偏振光生成单元包括激光光源及半波片；所述半波片的入射光侧设置所述激光光源，所述半波片的出射光侧设置所述遮光片。本专利技术还公开了一种基于上述双折射测量装置的寻常光、非常光测量方法，包括：获取上述双折射测量装置输出的偏振光的光强；获取入射至待测样品的入射光参数及待测样品的厚度d；利用所述偏振光的光强、所述入射光参数及待测样品的厚度，计算待测样品的寻常光折射率no及非常光折射率ne。优选地，所述入射光参数包括光波矢量k、光波振动方向与测量面的夹角φ。优选地，计算待测样品的寻常光折射率no，具体为：其中，tx为双折射测量装置输出的x轴偏振光的光强，i为虚数单位。优选地，计算待测样品的非常光折射率ne，具体为：其中，γ＝cos(φ)；ty为双折射测量装置输出的y轴偏振光的光强。本专利技术的双折射测量装置，相较于现有技术，具有如下有益效果：本专利技术在待测样品的入射光侧设置了遮光片，利用遮光片遮挡偏离透光孔的入射光，使得本申请的测量装置可以测量任意尺寸的待测样品。本专利技术设置了多种形式的偏振光生成单元，基于不同的光源类型，采用不同的结构产生偏振光，使得本专利技术所适用的光源类型更广，测量不受光源的限制。本专利技术在待测样品的出射光侧设置了检偏器，以获取经过待测样品的出射光的偏振态，进一步获取其光强，用于计算待测样品的寻常光折射率和非常光折射率。本专利技术利用检偏器，采集的为经过待测样品的透射光，因此，无需打磨抛光待测样品，简化了测量步骤。故，本专利技术尤其适用于小颗粒且脆性强的待测样品。本专利技术的基于双折射测量装置的寻常光、非常光测量方法，相较于现有技术，具有如下有益效果：现有技术由光的相位变化或光在待测样品表面反射时光的偏振态变化求折射率，计算量大。而本申请的寻常光、非常光测量方法，无需使用反射光求折射率，仅使用上述测量装置输出的光强，利用简单的计算公式即可获得待测样品的寻常光折射率和非常光折射率，计算公式简单，计算量小，且结构精确。附图说明图1为本专利技术双折射测量装置的结构示意图；图2为本专利技术使用热光源的双折射测量装置的结构示意图；图3为本专利技术使用冷光源的双折射测量装置的结构示意图；图4为本专利技术使用激光光源的双折射测量装置的结构示意图；图5为利用本专利技术寻常光、非常光测量方法测得的铌酸锂的寻常光折射率及非常光折射率的结果示意图。部件和附图标记列表：1、偏振光生成单元；1-1、热光源；1-2、滤波片；1-3、光阑；1-4、衰减片；1-5、透镜；1-6、第一起偏器；1-7、冷光源；1-8、第二起偏器；1-9、激光光源；1-10、半波片；2、遮光片；2-1、透光孔；3、待测样品；4、检偏器。具体实施方式下面结合实施例详述本专利技术，但本专利技术并不局限于这些实施例。参见图1，本实施例提供了一种双折射测量装置，包括：偏振光生成单元1、开设透光孔2-1的遮光片2及检偏器4；偏振光生成单元1设置于遮光片2的入射光侧；检偏器4设置于遮光片2的出射光侧；遮光片2与检偏器4之间设置待测样品3；遮光片2用于遮挡偏离透光孔的入射光。从而去除光路中多余的光斑。本实施例在待测样品3的入射光侧设置了遮光片2，通过设定遮光片2上开设的透光孔2-1的大小限定待测样品3的测量尺寸，与待测样品3本身的尺寸无关。也就是说，如待测样品3的尺寸小于5mm，则在遮光片2上开设小于等于5mm的透光孔即可实现该待测样品3的测量。进一步地，为了限定经过待测样品3的出射光的光量，在待测样品3的出射光侧也设置了一个遮光片2，待测样品3的入射光侧的遮光片2上开设的透光孔2-1和出射光侧的遮光片2上开设的透光孔2-1相对设置，保证了经由待测样品3的出射光的光量。本实施例在遮光片2的出射光侧设置了检偏器4，该检偏器4用于获取从待测样品3出射的偏振光的偏振态，进一步获取出射光的x主轴光强tx及y主轴光强ty。由于利用检偏器4所接收的光为透射光，在获取透射光的过程中，无需对待测样品3进行打磨，尤其适用于小颗粒、脆性强的待测样品，减少了操作步骤，降低了测量的繁琐度。为给本实施例的双折射测量装置提供偏振光，本实施例设置了偏振光生成单元1，所述偏振光生成单元1设置于所述遮光片2的入射光侧。本实施例中的偏振光生成单元1可以使用多种形式的光源，针对不同的光源，需要使用相应的元器件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双折射测量装置，其特征在于，包括：偏振光生成单元、开设透光孔的遮光片及检偏器；/n所述偏振光生成单元设置于所述遮光片的入射光侧；/n所述检偏器设置于所述遮光片的出射光侧；/n所述遮光片与所述检偏器之间设置待测样品；/n所述遮光片用于遮挡偏离透光孔的入射光。/n

【技术特征摘要】
1.一种双折射测量装置，其特征在于，包括：偏振光生成单元、开设透光孔的遮光片及检偏器；
所述偏振光生成单元设置于所述遮光片的入射光侧；
所述检偏器设置于所述遮光片的出射光侧；
所述遮光片与所述检偏器之间设置待测样品；
所述遮光片用于遮挡偏离透光孔的入射光。


2.根据权利要求1所述的双折射测量装置，其特征在于，所述遮光片为两个，两个所述遮光片的透光孔相对设置，所述待测样品设置于两个所述遮光片之间。


3.根据权利要求1或2所述的双折射测量装置，其特征在于，所述偏振光生成单元包括热光源、滤波片及第一起偏器；
所述滤波片的入射光侧设置所述热光源，所述滤波片的出射光侧设置所述第一起偏器，经由所述第一起偏器的出射光照射于所述遮光片上。


4.根据权利要求3所述的双折射测量装置，其特征在于，所述偏振光生成单元还包括沿光路依次设置的光阑、衰减片及透镜；
所述光阑、衰减片及透镜设置于所述滤波片与所述第一起偏器之间。


5.根据权利要求1或2所述的双折射测量装置，其特征在于，所述偏振光生成单元包括冷光源及第二起偏器；
所述第二起偏器的入射光侧设置所述冷光源，所述第二起偏器的出射光侧设置所述遮...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小梅，张用友，钟海政，柏泽龙，
申请(专利权)人：致晶科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11