[发明专利]基于衍射光栅的玻璃平板折射率均匀性检测装置及检测方法

说明书

本发明涉及基于衍射光栅的玻璃平板折射率均匀性检测装置及检测方法，该装置包括波长可调光源，沿波长可调光源出射光线光轴方向依次设置扩束镜、针孔光阑、准直镜、可调狭缝和反射式平面衍射光栅，反射式平面衍射光栅6的工作面与所述出射光线光轴之间构成20—45°的入射夹角，在反射式平面衍射光栅的下方竖直依次设光学成像镜头和CCD图像采集系统，CCD图像采集系统连接计算机；在反射式平面衍射光栅和光学成像镜头之间设置待测件。本发明的光路系统实现了大厚度、折射率变化大的光学玻璃的空间折射率均匀性分布的非接触式测量。

技术领域

本发明属于光学检测领域，涉及光的衍射技术、光谱分析技术以及计算机图像和数据处理技术，尤其涉及基于衍射光栅的玻璃平板折射率均匀性检测装置及检测方法。

背景技术

光学玻璃是制作光学透镜、光学棱镜、光学反射镜、分光镜、光纤、激光器等光学器件的主要材料，光学玻璃折射率均匀性好坏直接影响着光学器件的性能。因而光学玻璃均匀性测量是光学领域的研究热点。

光学玻璃的折射率检测方法传统的方法主要有：(1)插针法；(2)分光计。主要是测定入射角和折射角，再根据玻璃的折射定律得到玻璃砖折射率。这两种方法优点是直接测量，测量仪器简单，操作方便。缺点是接触式测量，对待测件有磨损，测量精度低，检测的是光学玻璃平均折射率。

非接触式测量的方法有：主要有干涉法测量。干涉法测量是利用迈克尔孙干涉仪测量光学玻璃上下两个表面反射形成的干涉条纹，对干涉条纹进行图像和数据处理，得到光学平板玻璃的空间折射率分布。该方法优点是非接触式测量、检测的是空间折射率分布，测量精度高。缺点是由于干涉条件的限制，测量范围小，一般适用于光学玻璃厚度小，折射率变化小的光学玻璃材料测量。

基于衍射光栅的光学检测方法主要有两种：(1)利用透射式衍射光栅；(2)利用反射式衍射光栅。这两种方法主要利用衍射光栅的分光性能进行液体平均折射率的测量，测量范围大，测量方法简单。缺点是测量是液体平均折射率，且测量精度低。

发明内容

本申请提供一种基于衍射光栅的玻璃平板折射率均匀性检测装置及检测方法，解决现有技术中对大厚度、折射率变化大的光学玻璃的折射率检测精度不高的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下:

基于衍射光栅的玻璃平板折射率均匀性检测装置，包括波长可调光源，沿波长可调光源出射光线光轴方向依次设置扩束镜、针孔光阑、准直镜、可调狭缝和反射式平面衍射光栅，反射式平面衍射光栅6的工作面与所述出射光线光轴之间构成20—45°的入射夹角，在所述反射式平面衍射光栅的下方竖直依次设光学成像镜头和CCD图像采集系统，所述CCD图像采集系统连接计算机；在所述反射式平面衍射光栅和光学成像镜头之间设置待测件。

进一步的，所述准直镜的焦距等于准直镜到针孔光阑的距离。

进一步的，所述可调狭缝的狭缝宽度可调范围0-10mm。

基于衍射光栅的玻璃平板折射率均匀性检测方法，包括以下步骤：

步骤1，调节扩束镜的位置，使可调波长光源出射的光束会聚到一点，在会聚点处加针孔光阑，滤除杂散光，使出射的光波为球面波；

步骤2，调节准直镜的位置，使入射的球面波通过后变为平面光波；

步骤3，调节可调狭缝缝宽，使平面光波通过狭缝后出射合适线状平面光波；

步骤4，调节反射式平面衍射光栅，使合适线状平面光波斜入射，反射光波为衍射光波；

步骤5，调节反射式平面衍射光栅，使其+1级衍射波通过光学成像镜头会聚，在光学成像镜头的像平面上得到衍射图样A，调节CCD图像采集系统接收衍射图样A；