邁克爾遜等傾干涉法晶體折射率測量方法研究.pdf

1、折射率是晶體的一個基本參數(shù)，是研究晶體其它光學性質(zhì)的基礎(chǔ)。對于同一晶體，不同波長對應不同的折射率，其測量值對器件設計至關(guān)重要。對新研制生長的晶體材料往往需對其折射率進行測量以研究其光學特性，傳統(tǒng)的折射率測量必須要較大尺寸或特殊形狀的材料，這對于新材料的研制來說是困難的、不經(jīng)濟的；又如對材料在紅外波段和紫外波段的折射率，傳統(tǒng)的折射率測量方法就無能為力。干涉法因具有精度高、測量范圍廣且沒有破壞性等特點，近年來成為研究熱點，但一些技術(shù)手段的不

2、足限制了其發(fā)展。因此，探求一種精確測量折射率的方法，提高折射率的測量精度和自動化程度，對于分析晶體各向異性性質(zhì)和晶體材料的實際應用，無疑有重要意義。 圖像測量技術(shù)作為一種新興的精密測量技術(shù)，具有高分辨率、高速度、動態(tài)范圍大、信息量豐富和自動化等諸多優(yōu)點，目前已逐漸廣泛應用于各種工業(yè)測量當中。本文結(jié)合邁克爾遜干涉儀的高精密度和圖像測量技術(shù)的上述優(yōu)勢，旨在實現(xiàn)折射率的非接觸、高精度、大范圍、高自動化的實時測量，且樣品僅為一光軸平行于

3、表面的平薄板，樣品加工要求比傳統(tǒng)方法大大降低。 本文針對傳統(tǒng)邁克爾遜干涉法折射率測量中，每次測量必須從零入射角開始，且小角度入射時理論誤差大、噪聲影響大等問題，提出新的非零入射角開始的測量方法，大大提高了測量精度和使用靈活性。 針對目前激光干涉實驗中的條紋計數(shù)方法不但繁瑣而且精度不高，且多采用第三方產(chǎn)品，不便于系統(tǒng)集成和測量自動化的實現(xiàn)，本文借鑒三維形貌測量技術(shù)中通過相位檢測獲取物體高度信息的思想和方法，提出一種新的基于

4、相位分析的條紋計數(shù)方法，通過提取相位獲取干涉條紋變化的信息。同傳統(tǒng)的條紋計數(shù)方法相比，相位分析方法具有處理精度高、處理過程簡單且自動化程度高等優(yōu)點。 研制了基于邁克爾遜干涉原理的透明材料多波長折射率測量系統(tǒng)，開發(fā)了配套的測量軟件。實驗證明系統(tǒng)穩(wěn)定性較好、快速調(diào)節(jié)易操作、自動化程度高，易于多波長測量擬合色散曲線。利用系統(tǒng)精確測量了CSBN系列晶體在五種波長下的折射率。發(fā)現(xiàn)折射率有明顯的頻率色散現(xiàn)象，隨波長的減小迅速地增大。隨著Ca