功能，包括系统100的运行和 表面应力、折射率分布和/或双折射性的测量。如本文中所使用，术语"计算机"不仅仅限 于在本领域被称为计算机的那些集成电路，而宽泛地指代计算机、处理器、微控制器、微计 算机、可编程逻辑控制器、专用集成电路以及其它可编程电路，且这些术语在本文中可互换 地使用。
[0085] 软件可实现或有助于如本文中所公开的系统100的操作的执行。软件可被可操作 地安装进控制器550内，尤其是在处理器552和存储器554内。软件功能可涉及包括可执 行代码的编程，并且这些功能可被用于实现本文中所公开的方法。可由通用计算机或处理 器552执行这些软件代码。
[0086] 主计算机控制器550、双信道功率计500和主触发控制器510构成信号控制和处理 系统570的示例，如虚线框所示。主计算机控制器550还可包括偏振转换控制器146和台 控制器244。
[0087] 在示例中，光源110发射连续波（CW)光束112。然而，在另一示例中，使用系统100 在玻璃样品300的测量期间，光束112可被脉冲化和控制。在一个示例中，通过主计算机控 制器550向光源发送使光源发射光112的光源控制信号Sl激活光源110。替代地，可手动 地激活光源110。
[0088] 控制器550向台控制器244发送台控制信号S2,作为响应该台控制器在测量过程 期间控制定位台240的运动。在示例中，定位台240的运动用于通过聚焦契形偏振光束112W 扫描可移动支撑平台230,因此在玻璃样品300的整个玻璃边缘表面304上移动焦点。
[0089] 在每个位置，控制器550然后向主触发控制器510发送控制信号S3,主触发控制器 通过相应的控制信号S4和S5同步双信道功率计500和偏振转换控制器146的运行，从而 系统10知道在给定的时间哪个偏振（TE或TM)正被测量。在示例中，双信道功率计500使 用IkHz低通滤波器（未示出）以在kHz及更高的频率范围内平均功率变化。低通滤波器 有意地被设置为等于偏振转换控制器146的最快转换率（IkHz)。这确保高频信号的最大平 均同时仍然使双信道功率计500能够在偏振态被转换后的最短时间内快速地响应偏振态 特定信号和参考光功率。
[0090] 在偏振被转换的时间和双信道功率计500被触发以取样读数的时间之间强加20 毫秒到100毫秒的延时。此延时确保了偏振已被转换，并且确保了双信道功率计500的响 应已稳定到准确地读出与测量的当前偏振态相关联的光功率强加此延时限制了最大扫描 率大约在每秒10至50次测量。
[0091] 由信号光检测器430所测的功率体现为电经偏振转换检测信号SD以及由参考光 检测器166在反射光束部分112R所测的功率体现为电经偏振转换参考信号SR。电经偏振 转换检测信号SD和电经偏振转换参考信号SR被发送至双信道功率计500,该双信道功率计 对每个偏振将电经偏振转换检测信号除以电经偏振转换参考信号。这样从光源110中归一 化出任何时间功率变化，以及归一化出通过偏振转换器140的任何偏振依赖透射率差异。 所得的归一化经偏振转换信号SN从双信道功率计500被发送至主计算机控制器550以供 处理。
[0092] 利用采样和保持型方法来触发双信道功率计的主触发控制器510,电经偏振转换 参考信号SR和电经偏振转换检测信号SD两者被同时地读出。此方法具有允许检测信号信 道及参考信号信道的亚毫秒采样的优点，这减小了因热力学漂移产生的误差、扫描系统中 的振动误差、高频激光功率振荡、低频功率漂移以及可削弱折射率、双折射性与应力测量准 确性的许多其他时间依赖误差。
[0093] 由于参考和检测信号SR和SD是经偏振转换信号，归一化的经偏振转换信号SN包 含关于TE和TM偏振两者的折射率分布的信息。使用本领域已知的技术，基于体现在归一 化经偏振转换信号SN中的数据，由控制器550计算每个偏振的折射率分布。
[0094] 在示例中，测量扫描延伸到玻璃样品300的外部以包括已精确知道折射率的两个 参考区域。期望这两个区域由均匀的、各向同性的非双折射介质构成。在示例中，两个区域 是参考玻璃块320的一部分和折射率匹配油330的一部分。两个参考区域的折射率（1^和 n2)应该接近，但轻微地彼此不同。缩放因子M对每个偏振态把所测功率变换为折射率。当 〔每个偏振态是？〕扫描那些参考区域时，缩放因子M由两点校准过程所确定，该校准过程取 所测两个参考扫描区域的折射率中的差异与所测光功率比值（信号功率P lisig/参考功率 P2#f)中的差异之比：
[0095] M = (Ii1-Ii2V(PlisigA^ref-P 2isigAVef).[公式· 1]
[0096] 在扫描这些参考区域时，每个偏振态具有略微不同的透射光功率，并且因此折射 率对归一化功率的归一化应该对每个偏振态单独地执行，导致对每个分布有不同的缩放因 子（MjP M TM)。TE和TM折射率分布nTE和η TM的差异定义了玻璃样品300中双折射性（分 布）的量B = Δη。由关系式σ = B/SOC，玻璃样品中应力（分布）〇的计算通过应力光 学系数SOC与双折射性B相关。
[0097] 在其更通常的形式中，应力σ和双折射性B是3x3的张量且通过第四阶应力光学 张量与彼此相关对于具有应力对称性的玻璃样品300,如果入射在该样品上的测量光的偏 振小心地被控制，在应力光学张量的系数中可以有许多简并和零。在一些情况下，应力光学 张量的某些非零系数与其他系数相比较时是微不足道的且能够忽略。因此，由于其涉及样 品和光学询问方法而能够在应力光学张量里进行的几何对称和简化，通过双折射性测量来 测量应力分布σ的原本难以处理的问题就会容易被处理。
[0098] 尤其，假设玻璃样品300中的应力对称并且波传播（Κ向量）与偏振正好在应力的 主平面内取向，许多应力光学张量分量是零、非常小和/或是简并的。在此情况下，当被电 磁场方程乘出时，应力光学张量将简化为具有单个应力系数数字（即应力光学系数S0C)的 表达式，该表达式通过上述关系式σ =B/S0C把局部双折射性与玻璃中应力相关联。
[0099] 应力光学系数SOC对于每种玻璃成分是独特的。然而，对于大多数玻璃，大小在每 兆帕（Mpa) 2. 5xl0_6到3. 5x10 _6的双折射折射率单位（RIU)的范围内。对于给定3. 0x10 _6 双折射（RIU/Mpa)的标称应力光学系数S0C，下表1示出与双折射准确度或分辨率的多量级 相关联的可达到的应力测量准确度或分辨率。
[0100]
[0101] 系统100的优点是它能够使用玻璃样品300的较不精确的定位控制，因为没有必 要连续地获取TE和TM扫描来测量样品中的应力。TE和TM测量几乎同时地发生（即，在彼 此大约10到50毫秒之内）并在精确地相同的位置上。使用在一个偏振态首先测量且然后 返回在另一个偏振态测量的方法需要使用非常精确的和可重复的定位方法和装置，比如一 个包括压电定位器的方法和装置。
[0102] 通常，压电定位器将限制扫描上限在500微米的最大值内，这对于测量许多类型 的应力加强玻璃产品是没用的。如果两个偏振扫描被顺序地执行而不是同时地，热漂移和 其他时间依赖误差也会更大。
[0103] 同样被观察到，在给定位置对每个偏振态，以IOOms的短暂间隔积分所测光功率 导致了双折射性和应力分布中更多的噪音而不是如预料那样更少。这归因于如下事实：积 分每个偏振态的功率也在两个偏振态的信号功率的测量之间产生时间上的更大分尚，这减 少了本文所公开的测量系统及方法的共模抑制优点。
[0104] 图7A是折射率n (RIU)相对于进入玻璃样品300的深度d( μ m)的标绘图，其中， 玻璃样品是高质量离子交换玻璃（例如100% KNO3盐浴）。在1600 μ m的距离上执行扫描， 并且玻璃样品300厚度为1326 μπι。TE偏振的折射率η(即nTE)由实线所示，而TM偏振的 折射率（即nTM)由虚线所示。因此，图7A包括了双折射性数据且事实上是双折射性分布B 的标绘图。
[0105] 图7B与图7A相同，但标绘了由图7A的双折射性分布所计算出的所得应力分布 (即〇 (MPa)相对于对深度（μm));
[0106] 图7A和7B的标绘图包括六个区域，用1到6表示。区域1是空气并不感兴趣。区 域2是空气-样品界面上的油弯月面并不感兴趣。区域3是在玻璃样品300两侧的高折射 率/高压缩、离子交换区域。区域4是处于张力之下的基（块）玻璃区域。区域5是玻璃 样品300与参考块320之间的油层。区域6是参考块320。
[0107] 图8A是折射率n (RIU)和应力〇 (MPa)相对于进入由在芯玻璃两侧的两个包层玻 璃构成的玻璃样品300的深度d( ym)的标绘图并且跨度2500微米。图8Β与图8Α相同， 但示出在200微米跨度上折射率分布的放大以更好地揭示所测双折射性以及示出共模变 化性。
[0108] 即使层状玻璃样品300有很多晶粒（气泡），仍可做应力测量。在图8A中，TE和 TM折射率分布彼此交叠且是几乎不可辩的；它们在图8B的特写图中更好地被看到。所计算 的应力分布σ在标绘图的底部。标识了以下区域1至6 :区域1是空气；区域2是空气-样 品界面上的油弯月面；区域3是在低折射率芯两侧的高折射率包层玻璃，该低折射率芯由 区域4标识；区域5是玻璃样品300与参考块320之间的油层；区域6是参考块320。
[0109] 图8Α和8Β中的数据随着扫描位置升高（即随着深度d降低）向低折射率倾斜。 这是因为当扫描进入样品内，由于减小穿过样品300的光学路径长度，到达信号光检测器 430的光功率的量随着深度d减小而增加。因为RNF测量把高光功率与低折射率相关联，由 于路径-长度相关的散射而产生光功率的损失在折射率分布上显示为负斜率。
[0110] 然而，在双折射分布中消除了该斜率效应，因为它就是两个正交偏振的折射率分 布之间的差别。这不仅允许具有光学不均匀性的玻璃样品300中双折射性分布与应力分布 的准确测量，且还由此数据集确定了穿过玻璃样品的透射损失分布。
[0111] 图8B的标绘图中所示的折射率数据的特写图