[发明专利]同时测量双折射元件厚度及折射率的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种同时测量双折射元件厚度及折射率的测量方法。

背景技术

折射率及厚度是光学材料的重要物理参数之一，也是影响光学系统性能的重要因素。折射率及厚度测量的应用领域包括光学元件的设计和加工，食品、医药、化工等行业的成分检测和产品鉴定，薄膜检测，晶体材料研制，环境监测以及珠宝鉴定等。对一些要求较高的仪器系统，精确测量折射率及厚度也有着迫切的需求。

目前的折射率测量方法主要包括最小偏向角法、全内反射法及干涉法。然而，传统的折射率测量方法虽经过不断的改进，但仍然具有局限性，例如最小偏向角法，要获得高的折射率测量精度，对双折射元件的加工要求极高，而且设备庞大，因而成本很高，并且无法同时测量双折射元件的厚度。而对于全内反射法，测量样品内的损耗会对测量结果带来不确定的影响，并且也无法同时得到双折射元件的厚度。干涉法虽然能够同时测量双折射元件的折射率及厚度，然而其测量精度低，难以满足高精度测量的需求。

发明内容

综上所述，确有必要提供一种能够同时测量双折射元件的厚度及折射率，并且成本低、测量精度高的测量方法。

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。

本发明基于偏振跳变原理测量双折射元件的厚度以及折射率，通过旋转双折射元件的方式可同时获得样品的厚度及折射率，具有更高的测量精度。另外，由于无需对双折射元件进行特殊加工，所述测量方法简单，成本较低，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例所述同时测量双折射元件厚度与折射率的测量装置。

图2是本发明实施例所述的同时测量双折射元件厚度与折射率的方法流程图。

图3是图1所述的测量装置测量得到的激光光强输出曲线。

主要元件符号说明

如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述，为了方便描述，本发明首先描述所述双折射元件厚度及折射率的测量装置。

如图1所示，本发明第一实施例提供一种同时测量双折射元件厚度及折射率的测量装置，所述测量装置包括一半外腔激光器，一激光回馈外腔以及一数据采集与处理系统。