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光電微課堂 |光學(xué)玻璃均勻性測量

來源：時間：2022-08-05 13:53:47 瀏覽：6270次

光學(xué)均勻性

指同一塊玻璃中各點(diǎn)折射率的不一致性，通常由退火爐內(nèi)各處溫度不均等引起；可用玻璃中各部分折射率偏差最大值Δn max來表示，按GB/T7962.2–2010中方法測量，分為4級。均勻性指標(biāo)應(yīng)根據(jù)其應(yīng)用及光學(xué)元件的最終尺寸來確定。這通常與所需的測試孔徑（例如物理尺寸的95％）內(nèi)的最大折射率變化相對應(yīng)。

折射率不均勻性

可采用透射干涉法測量切片或同爐試片（口徑不大于 Φ250mm）的折射率不均勻性，檢測波長 0.6328μm，測量值△ n/n ≤４×10 - ５，某些高質(zhì)量光學(xué)玻璃折射率偏差在10-6或更高級別。

光學(xué)玻璃均勻性測量

光學(xué)玻璃均勻性測量方法較多，包括全息干涉法、干涉測量法、刀口儀陰影法、分辨率比值法等，其中干涉測量法最為常用——既能測量光學(xué)玻璃折射率的變化值，又能看清折射率變化的部位，精度高。刀口儀陰影法較適合光學(xué)車間大口徑鏡面毛坯的檢測。

因是測定光學(xué)材料“內(nèi)部”均勻性，在使用干涉儀測試時，就需要自透射結(jié)果中去掉被測樣品前表面，后表面，以及標(biāo)準(zhǔn)鏡和參考鏡的影響，然后除以被測樣品的長度，才最終得到內(nèi)部光學(xué)均勻性結(jié)果。它的意義在于在單位長度上折射率變化的分布。使用機(jī)械移相式菲索式激光干涉儀，是通過四步完成測定光學(xué)均勻性的。

另外，采用干涉儀測試，要求樣品前后表面都已光學(xué)拋光，且保持一定的楔角。如前后表面過于平行，在測試一個表面時，另一個表面的干涉條紋會同時出現(xiàn)，造成干擾。基于該限制，對于不同口徑，建議樣品前后表面的平行度范圍為：

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

這樣測試片具有一定的楔角，測量多次，△ n/n 的算術(shù)平均值可滿足要求。折射率不均勻性△ n 的測試原理如下圖所示。

1. 光源；2. 準(zhǔn)直系統(tǒng)；

3. 平面板；4. 被測樣品；

5. 標(biāo)準(zhǔn)反射鏡；6. 精密調(diào)整臺；

7. 成像傳感器；8. 數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)；

W i 為入射波面波像差分布函數(shù)；

W 1 為標(biāo)準(zhǔn)參考平面 AB 內(nèi)反射面和樣品前表面 CD 反射波面干涉后的波像差；

W 2 為標(biāo)準(zhǔn)參考平面 AB 內(nèi)反射波面和樣品后表面 EF 內(nèi)反射波面干涉后的波像差；

W 3 為標(biāo)準(zhǔn)參考平面AB內(nèi)反射波面和樣品透射波面干涉后的波像差；

W 4 為移去樣品后，標(biāo)準(zhǔn)參考平面 AB 內(nèi)反射波面和測試反射鏡 GH反射波面干涉后的波像差。

折射率不均勻性測試裝置由激光光源、準(zhǔn)直系統(tǒng)、平面板、標(biāo)準(zhǔn)反射鏡、攝像機(jī)及計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)組成，通過測試四幅干涉圖像計(jì)算獲得折射率差的分布。按照公式（1）和（2）計(jì)算折射率差分布的PV值和RMS值作為光學(xué)材料的折射率不均勻性的絕對值。