[发明专利]同时测量双折射元件厚度及折射率的测量方法

权利要求书

1.一种同时测量双折射元件厚度及折射率的测量方法，包括以下步骤：

步骤S10，提供一测量装置，其包括一半外腔激光器，所述半外腔激光器包括一高反腔镜、增益管、增透窗片以及输出腔镜沿半外腔激光器的输出激光轴线共轴设置；一外腔平面反射镜与所述输出腔镜间隔设置形成一激光回馈外腔；以及一第一光电探测器和一偏振片沿从所述输出腔镜输出激光的光路依次间隔设置，所述第一光电探测器设置于所述从高反腔镜输出的激光的光路上，用于测量所述从高反腔镜输出的激光的强度变化；

步骤S11，半外腔激光器连续输出激光，模式为单纵模；

步骤S12，调整所述偏振片，使所述偏振片的偏振方向与所述半外腔激光器输出激光的偏振方向垂直；

步骤S13，将待测双折射元件设置于所述输出腔镜与所述外腔平面反射镜之间，并使所述双折射元件的光轴与所述激光的初始偏振方向一致；

步骤S14，将所述双折射元件以垂直于光轴方向的轴线为轴旋转角度θ₁，驱动所述外腔平面反射镜沿半外腔激光器输出激光的轴线往复运动产生激光偏振跳变，通过偏振跳变点获得在角度θ₁下产生的位相延迟δ₁的大小；

步骤S15，以所述垂直于光轴方向的轴线旋转所述双折射元件多个角度θ₂、θ₃……θ_n，获得相应的位相延迟δ₂、δ₃……δ_n的大小，其中，n≥4，通过以下公式获得所述待测双折射元件的厚度及折射率：

，

其中，d为双折射元件的厚度，n_e、n_o为双折射元件对e光和o光的折射率，θ为双折射元件旋转的角度，N为双折射元件的级数，λ为半外腔激光器输出激光的波长。

2.如权利要求1所述的同时测量双折射元件厚度及折射率的测量方法，其特征在于，所述双折射元件具有相对平行的两个平面，所述激光器输出的激光垂直于所述平面入射到所述双折射元件，所述双折射元件的光轴平行于所述平面。

3.如权利要求1所述的同时测量双折射元件厚度及折射率的测量方法，其特征在于，通过一外腔压电陶瓷与所述外腔平面反射镜相连，并驱动所述外腔平面反射镜沿所述半外腔激光器输出激光的方向往复运动。

4.如权利要求3所述的同时测量双折射元件厚度及折射率的测量方法，其特征在于，通过第一光电探测器得到从所述高反腔镜输出的激光强度的输出波形，通过分析激光强度的输出波形得到多个偏振跳变点。

5.如权利要求4所述的同时测量双折射元件厚度及折射率的测量方法，其特征在于，所述外腔压电陶瓷输入的电压为三角波电压，驱动所述外腔平面反射镜往复运动。

6.如权利要求5所述的同时测量双折射元件厚度及折射率的测量方法，其特征在于，所述双折射元件的位相延迟通过以下公式计算：

，

其中，A点至D点或E点至H点为一个激光调制周期，B和F为偏振跳变点，(为双折射元件的位相延迟，t_AD表示A点和D点之间的时间间隔，t_BC表示B点和C点之间的时间间隔，t_FG表示F点和G点之间的时间间隔，t_EH表示E点和H点之间的时间间隔。

7.如权利要求1所述的同时测量双折射元件厚度及折射率的测量方法，其特征在于，所述双折射元件的厚度及折射率通过以下公式计算：

。

8.如权利要求1所述的同时测量双折射元件厚度及折射率的测量方法，其特征在于，通过以下步骤使所述双折射元件的光轴与所述激光的初始偏振方向一致：提供一第二光电探测器，所述第二光电探测器设置于所述偏振片输出激光的光路上；以所述半外腔激光器输出激光的方向为旋转轴，旋转所述双折射元件，使所述第二光电探测器出现接收到的光信号为零，从而所述双折射元件的光轴方向与所述激光的初始偏振方向一致。