[发明专利]一种基于椭偏/透射联合测量液体光学常数的方法及系统

说明书

本公开提出了一种基于椭偏/透射联合测量液体光学常数的方法及系统，涉及光学特性测量技术领域，解决了立式测量无法应用于流动性液体、现有测量方法忽略了比色皿的影响以及应用波段较为局限等问题。技术方案为：基于特定波长下测量得到椭偏参数并计算该波长下待测液体的折射率和吸收指数；绘制吸收指数随波长变化的对数曲线，截取吸收指数噪声较大的弱吸收波段；测量弱吸收波段内多种液体层厚度的垂直入射光谱透射率；对弱吸收波段内的每个测量波长，对比测量得到的透射率，选择液体层厚度和目标透射率；对于所截取的弱吸收波段，基于每个波长下选定的液体层厚度、目标透射率、椭偏法计算得到的折射率，获得弱吸收波段待测液体的吸收指数。

技术领域

本公开属于光学特性测量技术领域，尤其涉及一种基于椭偏/透射联合准确测量紫外-可见光-红外波段液体光学常数的方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

液体的光学常数包括折射率和吸收指数。由于液体光学常数是光-热辐射理论研究及应用领域中尤为关键的基础物性参数，目前已发展了多种测量方法，包括：衰减全反射法、透射法和椭圆偏振光谱法等。

为了同时获得液体的折射率和吸收指数，衰减全反射法及透射法的结果后处理需要借助Kramers-Kronig(K-K)关系，但K-K关系的使用需要已知液体的高频折射率，且测量波段需要足够宽。

椭偏法通过测量偏振光经样品表面反射或样品透射后偏振状态的改变来获得样品光学常数的方法。由于操作简单，测量精度高，椭偏法被广泛应用。

此外，椭偏法适用于液体吸收较强的情况，透射法则适用于吸收较弱波段的测量。

综上所述，常用的液体光学常数测量方法虽多，但每种方法的应用均存在诸多限制条件，液体由于其可流动性而无法实现立式测量，同时椭偏法无法准确测量弱吸收波段液体的吸收指数，以及透射法的应用需借助K-K关系等问题，将各种方法联合起来是液体光学常数测量方法发展的主流趋势。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种基于椭偏/透射联合准确测量紫外-可见光-红外波段液体光学常数的方法，将多种方法相结合、推导更精确的计算模型以得到紫外-可见光-红外波段液体的光学常数。

为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

一方面，公开了一种基于椭偏/透射联合准确测量紫外-可见光-红外波段液体光学常数的方法，包括：

基于特定波长下测量得到椭偏参数并计算该波长下待测液体的折射率和吸收指数；

绘制吸收指数随波长变化的对数曲线，截取吸收指数噪声较大的弱吸收波段；

测量弱吸收波段内多种液体层厚度的垂直入射光谱透射率；

对弱吸收波段内的每个测量波长，对比测量得到的透射率，选择液体层厚度和目标透射率；

对于所截取的弱吸收波段，基于每个波长下选定的液体层厚度、目标透射率、椭偏法计算得到的折射率，获得弱吸收波段待测液体的吸收指数。

进一步的技术方案，考虑光学棱镜表面和光学棱镜/液体界面间多次反射作用，建立椭偏参数计算模型，基于该模型，根据测量得到的椭偏参数计算该波长下待测液体的折射率和吸收指数。

进一步的技术方案，测量得到的椭偏参数为一束45度线偏振光从环境垂直入射到光学棱镜表面时的椭偏参数。

进一步的技术方案，所述椭偏参数包括待测液体对p偏振和s偏振光反射的振幅比及待测液体对p偏振和s偏振光反射的相位差。

进一步的技术方案，弱吸收波段为吸收指数小于0.01的波段。