[发明专利]基于Y型腔正交偏振激光器的透明介质折射率测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于Y型腔正交偏振激光器的透明介质折射率测量方法及装置，属于激光测量技术领域。

背景技术

物质的折射率反映了物质内部的很多信息，同时与其它的一些参量(如密度、压强等)密切相关，因此对物质折射率的测量，在许多研究领域都有广泛的应用。通常测量透明介质折射率的方法是使用技术成熟的椭偏仪(孙顺明，张良莹，姚熹.椭偏技术的原理及其在功能薄膜表征中的应用[J].压电与声光，1998，20(3)：209-213)和运用全反射原理的阿贝折射仪(郝爱花，高应俊，阮驰，等.用反射法自动测量大尺寸样品的折射率分布[J].光子学报，2003，32(7)：856-859)等现有仪器，其测量准确度虽高，但操作复杂，有一定的技术要求。为此，不断有人提出新的测量原理和方法，其中比较有代表性的包括干涉法(李毛和，张美敦.用光纤迈克耳孙干涉仪测量折射率[J].光学学报.2000，9(20)：1294-1296；范延滨，王正彦.法布里-珀罗干涉图样与折射率对应关系的研究[J].量子电子学报，1999.16(5)：466-468；SCHUBERT Th，HAASE N，KOCK H，et al.Refractive indexmeasurements using an integrated Mach-Zehnder interferometer[J].Sensors and Actuators A，1997，60(13)：108-112.)、最小偏向角法、布儒斯特角法(KEJALAKSHMY N，SRINIVASANK.Simple method of Brewster-angle measurement for the determination of refractive indices intransparent biaxial crystal[J].Opt Eng，2001，40(11)：2594-2597)等。这些方法中有的要求对待测样品进行严格加工，有的仪器结构复杂庞大，仪器调整复杂，测量工作繁重；有的仪器采用图像处理的方法，数据量大，必须依赖于计算机辅助进行，信号读出速度慢。

发明内容

为克服现有的透明介质折射率测量方法和装置的仪器结构复杂，操作工作繁重，调节困难、精度不高等等不足，本发明提供一种基于Y型腔正交偏振激光器的高精度透明介质折射率测量方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明的装置，包括Y型腔正交偏振激光器、样品池、工作点选择与控制单元和信号采集与处理单元。

其中，Y型腔正交偏振激光器包括腔体、第一高反射率镜片、第二高反射率镜片、第三高反射率镜片、偏振分光膜、氦氖放电管、第一压电陶瓷和第二压电陶瓷。

腔体包括共用段、S子段和P子段。共用段和S子段采用微晶玻璃材料和钻孔工艺一体化加工，共用一个端面。第一高反射率镜片以光胶的方式贴在共用段的第一端面上，第一压电陶瓷安装在第一高反射率镜片上。第二高反射率镜片以光胶的方式贴在S子段的第一端面上。偏振分光膜镀制在S子段和共用段的共用端面上。共用段内传播的S偏振光经偏振分光膜反射后进入S子段。第一高反射率镜片、第二高反射率镜片、偏振分光膜构成S偏振光的谐振腔，简称“S子腔”。P子段采用微晶玻璃材料和钻孔工艺加工。P子段上设有通气孔。第三高反射率镜片以光胶的方式贴在P子段的第一端面上，第二压电陶瓷安装在第三高反射率镜片上。P子段的第二端面与共用段和S子段的公共端面以光胶的方式连接。共用段内传播的P偏振光经偏振分光膜后透射至P子段。第一高反射率镜片、偏振分光膜和P子段构成P偏振光的谐振腔，简称“P子腔”。

样品池由Y型腔正交偏振激光器的偏振分光膜与高反射率镜片之间的密闭毛细管构成，也可在偏振分光膜与高反射率镜片之间另外放置容器作为样品池。

工作点选择与控制单元接收Y型腔正交偏振激光器的S子段和P子段输出的S偏振光和P偏振光，采用等光强的方法将两偏振态纵模稳定在增益曲线上关于中心频率对称的位置；它与Y型腔正交偏振激光器的氦氖放电管的阴极和阳极相连，为Y型腔正交偏振激光器的氦氖放电管提供泵浦电压；它与Y型腔正交偏振激光器的第二压电陶瓷相连接，通过调节第二压电陶瓷的电压，使得Y型腔正交偏振激光器中两偏振光的频差大于闭锁阈值。

信号采集与处理单元与Y型腔正交偏振激光器的共用段相连接，接收Y型腔正交偏振激光器的输出频差，并进行滤波、计数、运算和显示。

氦氖放电管包括增益区、阴极和阳极。增益区置于共用段中，其内充有氦氖混合气体，氦气和氖气的气压比约为7∶1。