[发明专利]自聚焦透镜在线检测控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种自聚集透镜生产设备，尤其是一种自聚焦透镜生产过程中使用的能实时检测成品折射率以便为生产工艺参数调整提供依据的检测控制系统，具体地说是一种自聚焦透镜在线检测控制系统。

背景技术

变折射率材料与光学系统的结合，为光学设计、光通信、光信息系统的发展注入了新的活力，获得了广泛的应用空间。但是由于变折射率材料的折射率分布不容易人为控制，也使这种应用受到了很大的限制。变折射率材料一般利用离子交换法通过玻璃材料和熔盐的离子交换形成的，交换后的离子浓度分布满足热力学统计规律，因此得到的折射率分布不容易控制，而很多应用需要用特定的折射率分布，如考虑消像差，需要Sech分布等等。

通常采用实验方法研究多次离子交换法和热处理方法。通过多次离子交换方法，即改变边界条件，改变玻璃成份、熔盐成份，控制交换时间，达到控制折射率分布的目的，减小像差，提高透镜质量。在退火温度下，玻璃棒中自身的离子在热扩散的作用下，离子浓度在空间上会重新分布，其空间折射率也会发生变化，通过控制退火温度，选取不同的退火曲线，同样也可以达到控制折射率分布，优化自聚焦透镜。现有的实验测试表明，经过二次离子交换和热处理后的自聚焦透镜，其光学性能得到明显的优化:折射率更接近理想分布、像差减小、光斑变小等等。但是目前主要采用实验中离线检测的方法，即将实验样品挑选出来，然后对玻璃材料进行折射率等参数的测试，根据测试的结果和以前的实验经验，尤其根据自聚焦透镜的像差理论和批量透镜的非均匀性问题作了理论和实验上的研究，根据像差与自聚焦透镜折射率表达式系数的关系，对于实验参数进行调整。

发明内容

本发明的目的是针对目前自聚焦透镜生产过程中需不断地停止加热进行检测来调整工艺参数造成生产效率低下，产品质量难以控制的问题，发明一种能在生产过程中实时监控折射率与标准曲线之间的差值以便及时进行工艺参数调整，无需停炉检测的在线检测装置。

本发明的技术方案是：

一种自聚焦透镜在线检测控制系统，它包括生产自聚焦透镜的离子交换炉40，其特征是所述的离子交换炉40中安装有方形玻璃样品37，离子交换炉40的炉壁上设有用于照射方形玻璃样品37折射率的光线入口和光线出口，在炉壁外部、与所述的光线入口和光线出口相对位置处安装有光学干涉测量装置，所述的光学干涉测量装置的输出与控制计算机相连，控制计算机根据所测的方形玻璃样品37的折射率与预存的折射率曲线进行比较及时调整离子交换炉40的炉温和熔盐成份，从而使成品折射率曲线满足设定要求；所述的离子交换炉40和光学干涉测量装置均安装在封闭气氛装置42中, 封闭气氛装置42上设有光线入射光窗17和检测光窗26。

所述的光学干涉测量装置包括分光镜41，与分光镜41相配的测量反射镜43和参考反射镜21分别接收分光镜41从入射光窗17入射的光线，测量反射镜43将入射光从离子交换炉40上的光线入口反射到方形玻璃样品37上并透过方形玻璃样品37后从离子交换炉40上的光线出口经过分光镜24入射到参考反射镜22上，入射到参考反射镜22的光34经过透镜25、检测光窗26、透镜27直接照射在检测器30上；参考反射镜21反射的光32入射到分光镜24上，一部分光入射到方形玻璃样品37表面，方形玻璃样品37表面反射的光通过分光镜24反射，反射光经过透镜25、检测光窗26、透镜27照射到旋转反射镜28上，最终光线经旋转反射镜28照射在信号检测器29上，通过对检测器30中的参考信号、信号检测器29中的检测信号、参考反射镜21、测量反射镜43、旋转反射镜28的信号同步进行分析，即可得出方形玻璃样品37的实时折射率。

所述的参考反射镜21安装在压电陶瓷20上，压电陶瓷20连接有二个激振器19，23。

所述的测量反射镜43连接有对其进行反射角度调节的调节装置38。

本发明的有益效果：

    本发明解决了不停炉检测的难题，有利于提高生产效率，提高产品质量。本发明的光学干涉测量装置结构简单，易于实现，检测精度高，易于控制和调节。

附图说明

图1是自聚焦透镜生产用离子交通装置的结构示意图。

图1中 101为炉盖 ，102、103、104、104为热电偶，106、107、113、116、114为耐火材料，108、109、110为电炉丝加热器，111为不锈钢坩埚，112为支持架，113待交换玻璃棒。

图2为本发明的激光干涉测量系统原理图。