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光电微课堂 |光学玻璃均匀性测量
来源: 时间:2022-08-05 13:53:47 浏览:162次
光学均匀性

指同一块玻璃中各点折射率的不一致性,通常由退火炉内各处温度不均等引起;可用玻璃中各部分折射率偏差最大值Δn max来表示,按GB/T7962.2–2010中方法测量,分为4级。均匀性指标应根据其应用及光学元件的最终尺寸来确定。这通常与所需的测试孔径(例如物理尺寸的95%)内的最大折射率变化相对应。

折射率不均匀性

可采用透射干涉法测量切片或同炉试片(口径不大于 Φ250mm)的折射率不均匀性,检测波长 0.6328μm,测量值△ n/n ≤4×10 - 5,某些高质量光学玻璃折射率偏差在10-6或更高级别 。

光学玻璃均匀性测量

光学玻璃均匀性测量方法较多,包括全息干涉法、干涉测量法、刀口仪阴影法、分辨率比值法等,其中干涉测量法最为常用——既能测量光学玻璃折射率的变化值,又能看清折射率变化的部位,精度高。刀口仪阴影法较适合光学车间大口径镜面毛坯的检测。

因是测定光学材料“内部”均匀性,在使用干涉仪测试时,就需要自透射结果中去掉被测样品前表面,后表面,以及标准镜和参考镜的影响,然后除以被测样品的长度,才最终得到内部光学均匀性结果。它的意义在于在单位长度上折射率变化的分布。使用机械移相式菲索式激光干涉仪,是通过四步完成测定光学均匀性的。

另外,采用干涉仪测试,要求样品前后表面都已光学抛光,且保持一定的楔角。如前后表面过于平行,在测试一个表面时,另一个表面的干涉条纹会同时出现,造成干扰。基于该限制,对于不同口径,建议样品前后表面的平行度范围为:

100mm: 5 to 25 弧分

150mm: 3.5 to 35弧分

300mm: 2 to 66 弧分

450mm: 1 to 85 弧分

这样测试片具有一定的楔角,测量多次,△ n/n 的算术平均值可满足要求。折射率不均匀性△ n 的测试原理如下图所示。

1. 光源;2. 准直系统;

3. 平面板;4. 被测样品;

5. 标准反射镜;6. 精密调整台;

7. 成像传感器;8. 数据采集和处理系统;

W i 为入射波面波像差分布函数;

W 1 为标准参考平面 AB 内反射面和样品前表面 CD 反射波面干涉后的波像差;

W 2 为标准参考平面 AB 内反射波面和样品后表面 EF 内反射波面干涉后的波像差;

W 3 为标准参考平面AB内反射波面和样品透射波面干涉后的波像差;

W 4 为移去样品后,标准参考平面 AB 内反射波面和测试反射镜 GH反射波面干涉后的波像差。


折射率不均匀性测试装置由激光光源、准直系统、平面板、标准反射镜、摄像机及计算机处理系统组成,通过测试四幅干涉图像计算获得折射率差的分布。按照公式(1)和(2)计算折射率差分布的PV值和RMS值作为光学材料的折射率不均匀性的绝对值。


其中,折射率差分布 Δn (x,y)按照以下步骤获得,如下图所示。

W i :入射波面分布函数;

Z 1 :被测光学材料前表面的面形偏差分布函数;

Z 2 :被测光学材料后表面的面形偏差分布函数;

Z 3 :测试平面反射镜的面形偏差分布函数。

按照上图所示步骤依次调试出四幅干涉图,分别由以下波面两两相干:

1、标准参考平面内反射波面与样品前表面反射波面干涉,检测出波像差 W1 ;

2、标准参考平面内反射波面与样品后表面内反射波面干涉,检测出波像差 W2 ;

3、标准参考平面内反射波面与样品的透射波面干涉,检测出波像差 W3 ;

4、移去样品,标准参考平面反射波面与测试反射镜反射波面干涉,检测出波像差W4。


W 1 ~W 4 分别用公式(3)~ 公式(6)表示 :

式中, 

W1—待检样品前表面 Z1 反射的波前误差,单位μm ;

W2—经待检样品透射后表面Z2反射回的波前误差,单位μm;

W3—经待检样品透射,再经测试平面镜镜面Z3反射回的波前误差,单位μm ;

W4—移去待检样品后的干涉仪空腔波前误差,单位μm ;

n0—待检样品在该指定红外波长的折射率标称值 ;

t0—待检样品的平均厚度,单位㎜。


折射率不均匀性 Δn 与上述波像差满足如下关系 :



文章来源:光联万物OPLC

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全部 3小时前 四川
文字是人类用符号记录表达信息以传之久远的方式和工具。现代文字大多是记录语言的工具。人类往往先有口头的语言后产生书面文字,很多小语种,有语言但没有文字。文字的不同体现了国家和民族的书面表达的方式和思维不同。文字使人类进入有历史记录的文明社会。
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