发生衍射的光，所 述测量光为透射光经过声光移频模组时发生衍射的光； 一参考回馈镜，设置于从声光移频模组出射的参考光的光路上，用以将参考光反射，使 参考光沿从声光移频模组出射的测量光的光路返回，形成参考回馈光； 一测量回馈镜，与所述参考回馈镜间隔设置，从参考回馈镜出射的测量光经过测量回 馈镜反射后沿原光路返回，形成测量回馈光； 一位移装置，设置于所述参考回馈镜与测量回馈镜之间，用于承载待测样品并驱动待 测样品产生位移；以及 一位移测量系统，与信号处理系统相连，用于探测待测样品的位移△ 1，并将测量结果 导入信号处理系统。
2. 如权利要求1所述的光学材料折射率的测量系统，其特征在于，所述声光移频模组 的移频量小于激光模组的弛豫振荡频率的一半。
3. 如权利要求2所述的光学材料折射率的测量系统，其特征在于，所述声光移频模组 的移频量小于5MHz。
4. 如权利要求1所述的光学材料折射率的测量系统，其特征在于，所述声光移频模组 包括一第一声光移频器及第二声光移频器沿透射光的传播方向间隔设置，透射光在经过第 一声光移频器及第二声光移频器之后形成一第一光束及一第二光束。
5. 如权利要求4所述的光学材料折射率的测量系统，其特征在于，所述第一光束未发 生衍射，作为参考光；所述第二束光经过第一声光移频器后发生-1级衍射，经过第二声光 移频器后发生+1级衍射，所述第二束光经过第一声光移频器及第二声光移频器后的移频 量为Q，其中0 = \是第一声光移频器的驱动信号频率，D2为第二声光移频器的 驱动信号频率，且ADi。
6. 如权利要求1所述的光学材料折射率的测量系统，其特征在于，进一步包括一激光 汇聚模组设置于声光移频模组与所述参考回馈镜之间，将从声光移频模组出射的参考光及 测量光汇聚到参考回馈镜，经汇聚后的参考光经过参考回馈镜反射后，沿测量光光路返回。
7. 如权利要求1所述的光学材料折射率的测量系统，其特征在于，从激光模组出射的 激光经过声光移频模组之后的频率变化与激光模组的弛豫振荡频率的比值为1/10至2/5。
8. -种应用权利要求1所述的光学材料折射率的测量系统测量光学材料折射率的测 量方法，包括： 激光模组连续输出激光，模式为单纵模、基横模； 将待测样品设置于位移装置中，所述待测样品包括一第一表面及第二表面，所述第一 表面与第二表面形成一夹角a，所述0°〈a〈90°，并使第一表面垂直于测量光； 调整测量回馈镜，使得入射到测量回馈镜的测量光沿原光路返回； 驱动待测样品沿平行于第二表面的方向移动，且该位移方向与第一表面的夹角为a， 位移探测装置将探测到的待测样品的位移△ 1，传送至信号处理系统，得到由于待测样品位 移引起的光程变化AL; 根据夹角a、待测样品的位移A1和光程变化AL计算得到待测样品的折射率n。
9. 如权利要求8所述的光学材料折射率的测量方法，其特征在于，参考回馈光和测量 回馈光引起的激光器输出功率调制分别为：
其中，A、和A^分别为参考光和测量光的光强调制，k为回馈水平，G(x)为增益放 大系数，与移频频率相关，4^和m为固定相位，PdPPm为外腔相位，分别由各自的外腔腔 长1^和1^决定，并且满足1\111=4311^111/^，\为激光波长。
10. 如权利要求8所述的光学材料折射率的测量方法，其特征在于，根据夹角a、待测 样品位移△ 1和光程变化△L计算得到待测样品的折射率n:
其中，％为待测样品周围介质的折射率。
11. 一种应用权利要求1所述的光学材料折射率的测量系统测量光学材料折射率的测 量方法，包括： 激光模组连续输出激光，模式为单纵模、基横模； 将待测样品设置于位移装置中，所述待测样品包括一第一表面及第二表面，所述第一 表面与第二表面形成一夹角a，所述〇° <a〈90°，并使第一表面垂直于从参考回馈镜出 射的测量光； 调整测量回馈镜，使得入射到测量回馈镜的测量光沿原光路返回； 驱动待测样品沿平行于第一表面的方向移动，引起测量光光程发生变化，位移探测装 置将探测到的待测样品的位移△ 1，传送至信号处理系统，得到由于待测样品位移引起的光 程变化AL; 根据夹角a、待测样品的位移A1和光程变化AL计算得到待测样品的折射率n。
12. 如权利要求11所述的光学材料折射率的测量方法，其特征在于，所述夹角a、待测 样品位移A1、光程变化AL、待测样品折射率n和周围介质折射率％满足表达式：
13. -种应用权利要求1所述的光学材料折射率的测量系统测量光学材料折射率的测 量方法，包括： 激光模组连续输出激光，模式为单纵模、基横模； 提供一第一待测样品及一第二待测样品，所述第一待测样品及第二待测样品均包括一 第一表面及一第二表面，所述第一表面与第二表面形成一夹角a，所述〇°〈a〈90°，将第 一待测样品固定，将第二待测样品设置于位移装置中，并且所述第一待测样品及第二待测 样品的第二表面相互贴合，所述第一待测样品及第二待测样品的第一表面均垂直于从参考 回馈镜出射的测量光； 调整测量回馈镜，对从第一待测样品及第二待测样品出射的测量光反射，使入射到测 量回馈镜的测量光沿原光路返回； 驱动第二待测样品沿平行于第二表面的方向相对于第一待测样品位移，引起测量光光 程发生变化，位移探测装置将探测到的待测样品的位移△ 1，传送至信号处理系统，得到由 于待测样品位移引起的光程变化AL; 根据夹角a、待测样品的位移A1和光程变化AL计算得到待测样品的折射率n。
14.如权利要求13所述的光学材料折射率的测量方法，其特征在于，所述光学材料折 射率通过以下公式计算：
其中，％为待测样品周围介质的折射率。
【专利摘要】本发明提供一种光学材料折射率的测量系统，包括：一激光模组；一分光镜将激光器输出的激光分为反射光及透射光；一光电探测模组将反射光转换为电信号；一信号处理系统将光电探测模组输入的电信号进行处理；一声光移频模组对透射光进行移频，形成一参考光及一测量光；一参考回馈镜将参考光反射，使参考光沿从声光移频模组出射的测量光的光路返回；一测量回馈镜与所述参考回馈镜间隔设置，从参考回馈镜出射的测量光经过测量回馈镜反射后沿原光路返回；一位移装置，用于承载待测样品并驱动待测样品产生位移；以及一位移测量系统，用于探测待测样品的位移Δl，并将测量结果导入信号处理系统。本发明进一步提供光学材料折射率的测量方法。
【IPC分类】G01N21-41
【公开号】CN104807780
【申请号】CN201510215062
【发明人】张书练, 徐玲, 谈宜东
【申请人】清华大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月30日