专利名称：反射率测量系统的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种反射率测量系统，尤其是关于一种待测物表面为曲面的反射率测量系统。
背景技术：
一现有反射率测量系统，如公告于1989年5月16日的第4,831,276号美国专利所揭示，由光源发出的光线经由一系列透镜和收缩光圈聚焦成一束平行光，再由一镜片反射并经由透镜聚焦到一点后，到达被测表面，由被测表面反射再经过一些光学组件后至信号处理单元，由此即得出该被测表面的反射率。该测量系统的缺点在于，其包括较多光学组件，结构较为复杂；采用分离式组件的光路组装来进行聚光，组装困难，且不易对光；另，由于入射光的偏振依存性，易造成测量误差；分离式组件的光路组装聚光使入射光的光点尺寸无法缩至很小，使得其射向为曲面的被测表面时造成不同入射角，产生测量误差；该系统没有补偿装置，不能对系统误差进行补偿、降低误差。
有鉴于此，提供一种结构较为简单，使入射光偏振较小、光点尺寸较小，且能对误差进行补偿，从而使反射率测量较为准确的反射率测量系统实为必要。
发明内容本发明的目的在于提供一种结构较为简单，使反射率测量较为准确的反射率测量系统。
本发明反射率测量系统，用于测量一待测物表面的反射率，其包括一光源、一偏振保持光纤、一偏振保持光纤方向耦合器、二分光计、二检测器和一信号处理单元，该光源为无偏振光源，该偏振保持光纤方向耦合器包括一光入射端、一光出射端、一测量端和一参考光输出端，该光入射端与该偏振保持光纤相连。其中，该二分光计的一端分别与自偏振保持光纤方向耦合器的光出射端和参考光输出端相连，另一端与该二检测器相连，该二检测器的一端均与信号处理单元相连，另一端分别与二分光计相连，该测量端对正待测物表面。
相较现有技术，本发明反射率测量系统构较为简单，可降低反射率测量的偏振依存性，且由于透过光纤系统，其光点尺寸较小，从而使反射率测量较为准确，另外，使用光纤进行导引，比分离组件的光路组装和对光容易。
图1是本发明反射率测量系统架构图。
具体实施方式本发明反射率测量系统适用于各种光学组件表面反射率的测量，尤其适用待测表面为曲面的光学组件表面反射率的测量。
请参阅图1，该反射率测量系统包括一光源1、一偏振保持光纤2、一第一分光计3(spectrometer)、一偏振保持光纤方向耦合器4、一准直透镜5、一第一检测器6(detector)、一信号处理单元7、一第二分光计9和一第二检测器10，该反射率测量系统用以对待测物8表面进行反射率测量。
该光源1是一白光光源，如卤素灯，其光线99.9％为无偏振光，光源1利用AC(Alternating Current)调制驱动，使光源1射出的光线为一交流调制光，如此，在往后的信号处理时，可避开DC(Direct Current)噪声，提高测量精度。
该偏振保持光纤2由二偏振保持光纤段组成，该二偏振保持光纤段的长度比为1∶2，且以偏振轴夹角45°接续而成，该偏振保持光纤2与偏振光纤耦合器4连接。当然，为使光源1较佳地耦合进偏振保持光纤2，可于偏振保持光纤2与偏振光纤耦合器4之间设置一聚焦透镜(图未示)。
该偏振保持光纤方向耦合器4包括一光入射端41、一光出射端42、一测量端43和一参考光输出端44，当光自光入射端41入射至偏振保持光纤方向耦合器4时，其可依某一特定比例自光测量端43和参考光输出端44射出，而当光自光测量端43入射至偏振保持光纤方向耦合器4时，则该光可自光出射端42射出。
第一分光计3和第二分光计9均用以滤出特定波长的光线，以测定该特定波长光的反射率。该第一分光计3的一端与该偏振保持光纤方向耦合器4的光出射端42相连，另一端与第二检测器10相连，该第二分光计9的一端与该偏振保持光纤方向耦合器4的参考光输出端44相连，另一端与第一检测器6相连。
该准直透镜5的一端与偏振保持光纤方向耦合器的测量端43相连，另一端对准待测物8的表面。
第一检测器6和第二检测器10分别用于将反射光和参考光的AC光信号转换为AC电信号。该第一检测器6的一端与信号处理单元7相连，另一端与第二分光计9相连，该第二检测器10的一端与信号处理单元7相连，另一端与第一分光计3相连。
该信号处理单元7包括硬件部分和软件部分。该硬件部分又包括模拟电路部分和数字电路部分，该硬件部分将检测器输出的AC电信号转换为DC电信号，又将DC电信号转换为数字信号；软件部分输入事先已知的偏振保持光纤方向耦合器4的分光比，即光自入射端41输入后，自测量端43输出的光与参考光输出端44的分光比，加上反射光和参考光的数字信号值，即可计算出某一波长下的待测物8表面直反射率。另，当参考光信号变化时，可间接反映出光源1的不稳定性而加上一补偿电路将不稳定因素加以消除，以提高测量准确性。
测量时，由光源1发出的光线经聚焦透镜聚焦后进入偏振保持光纤2，然后自光输入端41输入偏振保持光纤方向耦合器4内，经其分光后，该光线按某一特定比例分别从测量端43和参考光输出端44输出；测量端43的输出光经准直透镜5准直后，光线光点尺寸达到10μm以下，垂直射向待测物8表面，并反射回来，进入偏振保持光纤方向耦合器4，然后自其光出射端42输出，经过第一分光计3滤出某一特定波长的反射光后进入信号处理单元7；参考光输出端44的输出光经第二分光计9和第一检测器6后形成参考信号进入信号处理单元7，其中第二分光计9滤出光的波长与第一分光计3滤出光的波长相同；这样，由于偏振保持光纤方向耦合器4的分光比一定，则由参考信号即可间接得出测量端43的输出光，信号处理单元7即可将光出射端42与测量端43的输出光对比，得出待测物8表面反射率。
可以理解，本发明反射率测量系统的光源1不限于卤素光源，可为其它无偏振性光源；待测物8表面可为曲面，亦可为平面。
权利要求
1.一种反射率测量系统，用于测量一待测物表面的反射率，其特征在于该反射率测量系统包括一无偏振光源、一偏振保持光纤、一偏振保持光纤方向耦合器、二分光计、二检测器和一信号处理单元，其中，该偏振保持光纤与该无偏振光源对正，该偏振保持光纤方向耦合器包括一光入射端、一光出射端、一测量端和一参考光输出端，该光入射端与该偏振保持光纤相连，该测量端对正待测物表面；该二分光计的一端分别与自该偏振保持光纤方向耦合器的光出射端和参考光输出端相连，另一端分别与该二检测器一端相连，该二检测器的另一端均与信号处理单元相连。
2.如权利要求1所述的反射率测量系统，其特征在于该反射率测量系统进一步包括一聚焦透镜和一准直透镜，该聚焦透镜位于该光源与该偏振保持光纤之间，该准直透镜的一端与偏振保持光纤方向耦合器的测量端相连，另一端对准待测物表面。
3.如权利要求1所述的反射率测量系统，其特征在于该光源为卤素灯光源，其是由交流调制驱动，输出交流调制光。
4.如权利要求1所述的反射率测量系统，其特征在于该偏振保持光纤包括二偏振保持光纤段，该二偏振保持光纤段的长度比为1∶2，该二偏振保持光纤以偏振轴夹角45°接续而成。
5.如权利要求1所述的反射率测量系统，其特征在于该信号处理单元包括一硬件部分和一软件部分，该硬件部分包括一模拟电路和一数字电路，该硬件部分将检测器输出的电信号转换为数字信号，该软件部分根据偏振保持光纤方向耦合器的分光比和反射光和参考光的数字信号值计算出某一特定波长下的待测物表面反射率。
全文摘要
一种反射率测量系统，用于测量一待测物表面的反射率，其包括一光源、一偏振保持光纤、一偏振保持光纤方向耦合器、二分光计、二检测器和一信号处理单元，该光源为无偏振光源，该偏振保持光纤方向耦合器包括一光入射端、一光出射端、一测量端和一参考光输出端，该光入射端与该偏振保持光纤相连。其中，该二分光计的一端分别与自偏振保持光纤方向耦合器的光出射端和参考光输出端相连，另一端与该二检测器相连，该二检测器的一端均与信号处理单元相连，另一端分别与二分光计相连，该测量端对正待测物表面。该反射率测量系统可准确测量待测物表面的反射率，尤其是曲面反射率。
文档编号G01N21/55GK1746662SQ20041005148
公开日2006年3月15日 申请日期2004年9月10日 优先权日2004年9月10日
发明者林志泉 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司