一种多波长多角度反射率测量方法技术

一种可同时测量多波长多角度下光学膜层反射率的方法。其中包括宽光谱光源、分光元件、色散元件、光通量探测器、样品与反射镜。宽光谱光源先经过分光元件产生两束光束，其中一束为参考光束由色散元件将复色光分散为单色光，之后由光通量探测器测得参考光束各波长的光通量，另一束为检测光束聚焦于样品上发生反射传输到反射镜上，通过在不同入射角度时调节反射镜到相应的位置，来使出射光束位置始终保持不变，之后再由色散元件将复色光分散为单色光，通过光通量探测器测得检测光束各波长的光通量，最后通过参考光束光通量与检测光束光通量的比值求得样品反射率。的比值求得样品反射率。的比值求得样品反射率。

【技术实现步骤摘要】
一种多波长多角度反射率测量方法


[0001]本专利技术涉及反射率测量
，尤其涉及一种多波长多角度反射率测量方法。

技术介绍

[0002]光学膜层是通过界面传播光束的一类光学介质材料，它赋予了光学元件多种使用性能，在众多的光学系统及装置中得到了广泛应用，而且其性能与质量直接影响了光学系统或装置的应用水平，其中反射率是光学膜层最基本、最重要的光学特性之一，因此精确测量光学膜层的反射率是非常重要的一项技术。反射率是指给定条件下(入射光波长、入射角度等)，反射的辐射通量或光通量与入射的通量之比，目前最常用的反射率测量方法有针对一个入射角度测不同波长对应的反射率，或者是一个波长对应不同入射角度的反射率，若需得到不同波长不同入射角度下的反射率需要重复多次测量，此外，在测不同入射角度对应的反射率时，其样品反射光束方向会随之改变，因此需要光通量探测器随着出射光方向一直转动，当探测器太大或探测光路太复杂时，实现起来会存在困难，因此本专利基于以上问题提出一种新的反射率测量方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种多波长多角度反射率测量方法，通过使用特殊的光路结构实现多波长多角度下反射率的同时测量。
[0004]本专利技术的技术解决方案如下：
[0005]一种多波长多角度反射率测量方法，其特点在于，包括：
[0006]将宽光谱光源分为两束，一束作为参考光束，并获取该参考光束的光通量；另一束作为检测光束，聚焦于样品上，聚焦后检测光束的腰斑半径为r，半发散角为θ，此时，照射在样品上的光束半径r0为：而样品半径r
s
应满足关系：r
s
≥r0；
[0007]在所述样品的反射光束方向放置反射镜，并根据检测光束照射在样品上的光束半径r0、半发散角θ和反射镜半径r
m
，确定反射镜与样品之间的竖直距离y；
[0008]通过同时转动所述样品与反射镜的角度，改变检测光束的入射角度，并调节反射镜与样品之间的水平距离x，使检测光束的出射光束位置及方向始终保持不变，便于获取不同角度下，所述样品反射光束的光通量；
[0009]比较所述参考光束的光通量与反射光束的光通量，从而获得所述样品的反射率。
[0010]进一步，所述确定反射镜与样品之间的竖直距离y，公式如下：
[0011][0012]进一步，所述样品与反射镜角度的同步转动，存在以下两种方案：
[0013]方案一：样品位置固定不动记为坐标原点，计算机控制样品和反射镜同步转动相同的角度，此时控制反射镜移动的导轨应水平放置，其反射镜的移动位置x与入射角度α关
系为：
[0014]方案二：将样品和反射镜放置在同一个转台上，样品置于转轴上记为坐标原点，通过转动转台使样品与反射镜转相同的角度，此时反射镜导轨应指向转轴放置，其移动位置z与入射角度α关系为：与入射角度α关系为：
[0015]进一步，所述检测光束入射角度的检测范围为(2
°
，α)，其中，α为最大入射角度，
[0016]进一步，可以将样品反射光束照射到反射镜的位置，由中心逐渐移动到边缘，从而扩大所述测量范围为(2
°
,α
′
)，最大入射角度α
′
满足关系：
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0018]1、反射率检测方法可实现多波长多角度的同步测量，测量过程便捷高效，且所得测试结果准确度高。
[0019]2、反射率测量方法中，样品反射光通过一个反射镜的调节使其出射位置及方向始终不变，便于后续检测光束光通量的探测。
附图说明
[0020]图1是本专利技术宽光谱多角度反射率测量方法实施例示意图；
[0021]图2是计算检测光入射条件的参数示意图；
[0022]图3是计算2
°
掠入射时样品与反射镜位置光系的参数示意图；
[0023]图4是同步控制转角的轨道位置示意图；
[0024]图5是转台控制转角的轨道示意图；
[0025]图6是计算最大入射角α的参数示意图；
[0026]图7是计算改进方案后最大入射角α
′
的参数示意图。
[0027]图中：1
‑
宽光谱光源；2
‑
分光元件；3
‑
参考光束色散元件；4
‑
参考光束光通量探测器；5
‑
样品；6
‑
反射镜；7
‑
检测光束色散元件；8
‑
检测光束光通量探测器。
具体实施方式
[0028]下面结合实施例和附图对本专利技术的进一步阐述，但不应以此限制本专利技术的保护范围。
[0029]本专利技术通过将宽光谱光源分为两束光束，一束用于参考光束各波长光通量探测，另一束聚焦于样品上，经样品和反射镜反射后用于检测光束各波长光通量探测，最后通过参考光束光通量与检测光束光通量的比值求得样品反射率。如图1所示为本专利技术多波长多角度反射率测量方法实施例示意图，该反射率测量方法中包括1
‑
宽光谱光源；2
‑
分光元件；3
‑
参考光束色散元件；4
‑
参考光束光通量探测器；5
‑
样品；6
‑
反射镜；7
‑
检测光束色散元件；8
‑
检测光束光通量探测器。其中，宽光谱光源可为任意波段的光源；分光元件可为立方体分光镜、平板分光镜、Toroidal光栅等可将单光束分为多光束的元件；色散元件可为光栅、棱
镜、啁啾镜等可以将复色光分散为单色光的元件；光通量探测器可以为光电倍增管、CCD等可测得表征光通量信息的器件；样品可为任意需要测量反射率的材料或膜层；反射镜可为任意可将光束反射的光学元件。
[0030]本方法的工作流程：宽光谱光源先经过分光元件分为两束光束，一束由色散元件将复色光分散为单色光，之后由光通量探测器测得参考光束各波长的光通量，另一束聚焦于样品上发生反射，其反射光通过反射镜的调节使出射光位置及方向不变，之后由色散元件将复色光分散为单色光，通过光通量探测器测得检测光束各波长的光通量，最后通过参考光束光通量与检测光束光通量的比值求得样品反射率。
[0031]以上方法可一次性完成不同波长不同反射角度的反射率测量，可有效节省时间，尤其是在不同入射角度下反射率的测量，反射镜可使样品反射光束的出射位置及方向始终保持不变，方便之后检测光束色散元件和检测光束光通量探测器的固定，使样品反射光束接收的问题变得简单。
[0032]该方法中为了使检测光束的入射和出射位置及方向始终不变，要对样品和反射镜的位置进行光路设计，且为了能在整个过程中不产生多余的能量损耗，需要根据样品及反射镜的大小对入射光参数进行限制，下面对该方法中需要注意的关系进行说明。
[0033]宽光谱光源经过分光元件后，其中检本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多波长多角度反射率测量方法，其特征在于，包括：将宽光谱光源分为两束，一束作为参考光束，并获取该参考光束的光通量；另一束作为检测光束，聚焦于样品上，聚焦后检测光束的腰斑半径为r，半发散角为θ，此时，照射在样品上的光束半径r0为：而样品半径r
s
应满足关系：r
s
≥r0；在所述样品的反射光束方向放置反射镜，并根据检测光束照射在样品上的光束半径r0、半发散角θ和反射镜半径r
m
，确定反射镜与样品之间的竖直距离y；通过同时转动所述样品与反射镜的角度，改变检测光束的入射角度，并调节反射镜与样品之间的水平距离x，使检测光束的出射光束位置及方向始终保持不变，便于获取不同角度下，所述样品反射光束的光通量；比较所述参考光束的光通量与反射光束的光通量，从而获得所述样品的反射率。2.根据权利要求1所述的多波长多角度反射率测量方法，其特征在于，所述确定反射镜与样品之间的竖直距离y，公式如下：3.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张子怡，林楠，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：