一种测量平板光学元件折射率的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种测量平板光学元件折射率的装置及方法。激光垂直入射到上表面涂敷粉末颗粒的平板玻璃，上表面形成的各个方向的散射光和平板玻璃下表面的反射光形成等倾干涉，通过分析干涉条纹即可实现折射率的测量。该装置以激光器作为光源，直接入射至被测元件即可形成明显的干涉图案，不需要复杂、精密的光路调节，操作简单；该方法通过分析不同级次圆环状干涉条纹的半径，结合光路的距离参数，即可实现平板光学元件折射率的测量，解决了大多数测量折射率方法需要将光学元件加工成三棱镜的不足。的不足。的不足。

【技术实现步骤摘要】
一种测量平板光学元件折射率的装置及方法


[0001]本专利技术属于光学检测领域，特别涉及一种测量平板光学元件折射率的装置及方法。

技术介绍

[0002]光学材料的折射率是其关键性能参数之一，测量折射率的方法主要有测角法和干涉法。常用的测角法有最小偏向角法、布儒斯特角法、极限角法和微分全反射法（临界角法）等。测角法通常需要将光学材料制成特定的形状，如三棱镜，通过测量光线折射后的偏转角度，计算材料折射率，测量精度受三棱镜加工精度的影响。干涉法一般基于迈克尔逊干涉仪、法布里
‑
珀罗干涉仪等精密的光学仪器，通过分析干涉条纹图案实现折射率的测量，此类方法光路较为复杂，调整难度较大。

技术实现思路

[0003]相对于现有的折射率测量技术，本专利技术提出了一种基于粉末散射的折射率测量方法，可用于测量平板型光学元件，无需将被测光学材料加工成三棱镜，利用简单光路即可产生干涉条纹，无需精密复杂的干涉仪光路系统，通过分析单幅干涉图实现折射率的测量。本专利技术提供了一种测量平板光学元件折射率的装置及方法，包括以下步骤：实现本专利技术目的的技术方案是根据本专利技术设计的折射率测量装置如图1，测量装置具体使用流程是通过固定在1支撑杆上的2激光器发出3入射光，3入射光透过4分束镜垂直入射到放置在5底座上的6平板光学元件上，6平板光学元件上表面涂敷有7粉末颗粒，颗粒尺寸较小的粉末产生散射的效果较好，可以使用女士化妆用的散粉，上表面形成的各个方向的散射光和平板玻璃下表面的反射光形成等倾干涉，经4分束镜反射90度后，由8摄像头采集干涉图，通过分析干涉条纹即可实现折射率的测量。
[0004]等倾干涉产生的过程分析如图2，激光束垂直入射到7粉末颗粒上发生散射，形成不同方向的反射光，取其中一对干涉光线分析干涉光程差，其中9一条散射光线与法线夹角为；同时，3入射光会折射进入平板玻璃，经后表面反射后折射出前表面，其中10一条折射光线与法线夹角亦为，两束光线传播方向相同，会发生等倾干涉，形成圆环状干涉条纹。它们之间的光程差为，其中n为6平板光学元件的折射率。当光程差为时，干涉相消出现暗环，相邻级次暗环对应的角的改变量可记为，则，（1）根据折射定律，且在实际测量中，可视为一个小角度，则，这样式（1）可写成
，（2）干涉传播光路的分析过程如图3，为了直观，从6平板光学元件经4分束镜反射至8摄像头的这段反射光路展开成水平光路。在光路中，6平板光学元件到8摄像头的11成像面之间的距离D远大于屏上干涉条纹暗环的半径R，因此，式（2）可转化为：，（3）其中，为相邻干涉暗纹半径差。利用上式即可计算出折射率。
[0005]本专利技术的有益效果是：该方法使用简单的光路和设备即可实现折射率的测量，无需昂贵、精密的光学系统，光路调节简单，通过对干涉图的简单处理即可实现对平板型光学元件折射率的测量。
附图说明
[0006]图1为本专利技术中折射率测量装置及光路结构示意图；图2为本专利技术中分析产生等倾干涉的光程差的示意图；图3为本专利技术中将反射光路展开后的几何结构示意图；
具体实施方式
[0007]为了使
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实例中的附图，对本专利技术实例中的技术方案进行清楚完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施列，而不是全部实施例。本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应该属于本专利技术保护的范围。
[0008]实施例1，本实施例提供了一种测量平板光学元件折射率的装置及方法，包括以下步骤：步骤1：根据本专利技术设计的折射率测量装置如图1，测量装置具体使用流程是通过固定在1支撑杆上的2激光器发出3入射光，3入射光透过4分束镜垂直入射到放置在5底座上的6平板光学元件上，6平板光学元件上表面涂敷有7粉末颗粒，颗粒尺寸较小的粉末产生散射的效果较好，可以使用女士化妆用的散粉，上表面形成的各个方向的散射光和平板玻璃下表面的反射光形成等倾干涉，经4分束镜反射90度后，由8摄像头采集干涉图，通过分析干涉条纹即可实现折射率的测量。
[0009]步骤2：等倾干涉产生的过程分析如图2，激光束垂直入射到7粉末颗粒上发生散射，形成不同方向的反射光，取其中一对干涉光线分析干涉光程差，其中9一条散射光线与法线夹角为；同时，3入射光会折射进入平板玻璃，经后表面反射后折射出前表面，其中10一条折射光线与法线夹角亦为，两束光线传播方向相同，会发生等倾干涉，形成圆环状干涉条纹。它们之间的光程差为，其中n为6平板光学元件的折射率。当光程差为时，干涉相消出现暗环，相邻级次暗环对应的角的改变量可记为，则，（1）
步骤3：根据折射定律，且在实际测量中，可视为一个小角度，则，这样式（1）可写成，（2）步骤4：干涉传播光路的分析过程如图3，为了直观，从6平板光学元件经4分束镜反射至8摄像头的这段反射光路展开成水平光路。在光路中，6平板光学元件到8摄像头的11成像面之间的距离D远大于屏上干涉条纹暗环的半径R，因此，式（2）可转化为：，（3）其中，为相邻干涉暗纹半径差。利用上式即可计算出折射率。
[0010]从本专利技术的实施例可以看出这种测量折射率的装置及方法光路结构简单，无需将被测光学材料加工成三棱镜，利用简单光路即可产生干涉条纹，无需精密复杂的干涉仪光路系统，通过分析单幅干涉图实现折射率的测量，可以提高测量效率，在光学检测领域具有很大应用潜力。
[0011]对于本领域技术人员而言，显然本专利技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本专利技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本专利技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本专利技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本专利技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0012]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测量平板光学元件折射率的装置及方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：根据本发明设计折射率测量装置，所述测量装置结构是，固定在1支撑杆上的2激光器发出3入射光，3入射光透过4分束镜垂直入射到放置在5底座上的6平板光学元件上，6平板光学元件上表面涂敷有7粉末颗粒，上表面形成的各个方向的散射光和平板玻璃下表面的反射光形成等倾干涉，8摄像头采集干涉图，分析干涉条纹得到折射率测量值；步骤2：6平板光学元件上表面的9散射光线和与之产生等...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军，孙文卿，胡亦有，沈艺岚，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：