[发明专利]石英波片厚度的测量装置和测量方法

权利要求书

1、一种石英波片厚度的测量装置测量石英波片厚度的方法，该方法使用的装置由装置主体(1)、接口卡(2)和计算机(3)构成，所述的装置主体(1)包括激光束(1-1)，该激光束(1-1)经光束引导镜(1-2)分成透射光束和反射光束，在透射光束方向是监测器(1-3)，在反射光束方向依次是起偏器(1-4)、待测波片置放台(1-5)、检偏器(1-6)和检测器(1-7)，所述的监测器(1-3)、待测波片置放台(1-5)、检偏器(1-6)和检测器(1-7)通过屏蔽电缆经接口卡(2)与计算机(3)相连接，其特征在于该方法包括下列步骤：

(1)预备工作：确定环境温度t和所用光源的激光波长λ₀，用游标卡尺测量待测波片的厚度D′；

(2)启动计算机(3)，输入激光波长λ₀、环境温度t和待测波片的厚度D′，计算机(3)进行计算：

①全波片厚度d_λ0：将色散关系式，

n_e(λ₀)-n_o(λ₀)＝[8.86410+0.107057λ₀^-2+0.0019893λ₀^-4-0.17175λ₀²-10^-3t(1+t/900)(1.01+0.2λ₀²)]10^-3，代入下列公式

d_λ0＝λ₀/[n_e(λ₀)-n₀(λ₀)]；

②确定待测波片的级数N，求D′/d_λ0并取比值的整数N；

③计算机(3)驱动检偏器(1—6)，使所述的起偏器(1—4)与检偏器(1—6)正交，装置进入零点待测状态；

④将待测波片放在待测波片置放台(1-5)的光路中；

(3)点击计算机(3)启动测量：

①由计算机(3)指令控制待测波片置放台(1—5)的旋转，带动其上面的待测波片旋转，当检测器(1-7)得到光强最小值时为止；

②进行相位延迟δ测量，计算机(3)控制待测波片置放台(1—5)和其上面的待测波片旋转，使待测波片的逆时针转动45°，计算机(3)指令驱动检偏器(1-6)旋转，检测器(1-7)分别记录当检偏器(1-6)与起偏器(1-4)的透射轴平行或正交时的光强I_‖、I_⊥，利用公式δ＝2tan^-1(I_⊥/I_‖)^1/2计算相位延迟量δ；

③然后由计算机(3)控制待测波片置放台(1—5)和其上面的待测波片旋转，使待测波片逆时针转动90°，计算机(3)重复指令驱动检偏器(1-6)旋转，检测器(1-7)分别记录当检偏器(1-6)与起偏器(1-4)的透射轴平行或正交时的光强I_‖、I_⊥，利用公式δ＝2tan^-1(I_⊥/I_‖)^1/2计算相位延迟量δ；

④重复步骤③两次，将上述四次测量的δ值求平均δ；

⑤由下列公式求d₀

δ＝d₀{2π[n_e(λ₀)-n_o(λ₀)]}/λ₀；

⑥利用D＝N d_λ0+d₀计算在环境温度t和所用光源的激光波长λ₀的实际的D＝N d_λ0+d₀值。

2、根据权利要求1所述的测量石英波片厚度的方法，其特征在于在给计算机(3)输入特定的环境温度t₁和特定的光源的激光波长λ₁后，计算机(3)根据需要，利用色散关系进行数据处理，给出该石英波片在任何特定的环境温度t₁和特定的光源的激光波长λ₁时的有效厚度d₁和相位延迟量δ₁。