[发明专利]光谱共焦法实现GRIN透镜厚度的测量方法及测量系统

权利要求书

1.一种光谱共焦法实现GRIN透镜厚度的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将待测的GRIN透镜放置在测量平台上，并使GRIN透镜的光轴与色散探头的光轴重合；

步骤二、复色白光光源发出宽光谱复色白光，宽光谱复色白光经耦合器传输至色散探头中产生轴向色散，色散探头的出射光波分别在GRIN透镜上表面、GRIN透镜下表面聚焦，GRIN透镜上表面和GRIN透镜下表面分别反射波长为λ_m、λ_n的光波，反射光通过色散探头、耦合器到达光谱仪；

步骤三、光谱仪对到达的反射光进行光谱分析，将分析后的光谱数据输送至计算机；

步骤四、光谱数据在计算机上以谱图形式呈现，确定谱图上光强最大的光谱成分的波长，提取峰值波长λ_m、λ_n，实现波长的测量；再利用色散探头所建立的波长信息与位置信息间的编码关系，解码得到光谱曲线峰值所对应的焦点位置；

步骤五、通过GRIN透镜折射率、GRIN透镜上、下表面对应的峰值波长对应的焦点位置和建立好的厚度算法，进行运算即得到待测GRIN透镜的厚度；

式中，H为GRIN透镜的厚度，n₀为GRIN透镜的轴心折射率，α为折射率分布系数，为GRIN透镜下表面聚焦光线λ_n的入射角；z_λ为色散物镜的各光线聚焦点轴向位置，分别为GRIN透镜上下表面聚焦光线λ_m、λ_n在空气中的聚焦点轴向位置。

2.根据权利要求1所述的光谱共焦法实现GRIN透镜厚度的测量方法，其特征在于：步骤三中，光谱仪对到达的反射光进行光谱分析，借助光谱仪内的光学处理进行光线的衍射和汇聚，将汇聚光照射在光谱仪的分光系统上进行光电转换，再利用光谱仪中的光谱信号采集模块进行信号采集、模数转换，将分析后的光谱数据输送至计算机。

3.根据权利要求2所述的光谱共焦法实现GRIN透镜厚度的测量方法，其特征在于：步骤三中，光谱仪对到达的反射光进行光谱分析，借助光谱仪内的平面光栅、凹面反射镜进行光线的衍射和汇聚，将反射出来的汇聚光照射在线阵CCD上进行光电转换，光谱仪中的光谱信号采集模块再进行信号采集、模数转换，将分析后的光谱数据输送至计算机。

4.一种光谱共焦法实现GRIN透镜厚度的测量系统，包括复色白光光源(1)、色散探头(4)、耦合器(3)、光纤(2)、光谱仪(6)和计算机(7)；所述耦合器(3)通过光纤(2)分别与复色白光光源(1)、光谱仪(6)和色散探头(4)连接，所述计算机(7)与光谱仪(6)连接；复色白光光源(1)发出宽光谱复色白光，宽光谱复色白光经耦合器(3)传输至色散探头(4)中产生轴向色散，色散探头(4)的出射光波分别在GRIN透镜上表面(521)、GRIN透镜下表面聚焦(522)，GRIN透镜上表面(521)和GRIN透镜下表面(522)分别反射波长为λ_m、λ_n的光波，反射光通过色散探头(4)、耦合器(3)到达光谱仪(6)，光谱仪(6)对到达的反射光进行光谱分析，将分析后的光谱数据输送至计算机(7)；计算机(7)对接收到的数据进行处理，得到待测GRIN透镜的厚度；

其特征在于：

所述计算机(7)包括处理器和计算机可读存储介质；所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器运行时执行以下算法，

式中，H为GRIN透镜的厚度，n₀为GRIN透镜的轴心折射率，α为折射率分布系数，为GRIN透镜下表面聚焦光线λ_n的入射角；z_λ为色散物镜的各光线聚焦点轴向位置，分别为GRIN透镜上下表面聚焦光线λ_m、λ_n在空气中的聚焦点轴向位置。