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专利名称：一种激光回馈法光学材料应力测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于激光测量技术领域，特别涉及一种测量光学材料应力的装置。 技术背景在光学材料特别是玻璃的加工过程中，材料内部的应力始终是人们关心的主要问 题之一。不同方向、不同大小应力的存在使得材料对不同偏振方向的光的折射率不同，发生 应力双折射现象，严重影响了这种光学材料的品质。因此，材料内部应力的测量是非常重要 的。目前，国内外高精度的应力测量方法有许多，比较典型的应力测量方法有以下几种。1、偏光干涉仪此种方法广泛用于定性或半定量判定玻璃中的应力情况。通常由1个白光光源和 两篇偏光片组成，偏光片的光轴互相垂直，被测样品置于两偏光片之间，主应力方向与偏振 轴成45°。如果玻璃中存在垂直于光线传播方向的非均勻应力，则可观察到黑、灰、白的干 涉带，应力更高时，可见黄、红、蓝灯彩色干涉条纹。无应力的玻璃只能观察到均勻的暗场。2、Senarmont 应力测定法此种方法采用单色光源，起偏器和检偏器的偏振方向互相垂直，被测样品主应力 的方向与起偏器方向成45°，检偏器前放置一块四分之一波片，光轴方向与偏振方向平行。 检偏器可以旋转，使用时，先将检偏器转至0刻度处，然后放置被测样品，调整样品方向，使 被测点主应力方向与偏振方向成45° ；再转动检偏器，直到被测点变得最暗，记下转角读 数。通过计算可以知道，转角大小与玻片位相延迟成正比，每度相当于3. 14nm的光程差。此 种方法要求四分之一波片的精度较高。3、Tardy定量应力测试法此种方法与Senarmont法的不同之处在于增加了一块四分之一波片，两块四分之 一波片的光轴均与偏振方向成45°。两块波片均能从光路中移走，玻璃样品中的主应力方 向与偏振方向重合。其余部分与Senarmont法类似。测试时，先将两块四分之一波片撤离 光路，然后放入被测样品，此时可从检偏器件中看见样品黑色的应力等倾线，即在此线上， 应力方向均相同并与偏振方向一致；再调整样品的放置方向，使等倾线通过被测点；将两 块四分之一波片推入光路，等倾线即消失；此时可旋转检偏器，直至被测点光线最弱；后面 步骤同Senarmont法。4、补偿器应力测量法巴比涅补偿器是一种光程差可调的双折射元件。此种测量方法的巴比涅补偿器相 当于在应力仪中加入一个应力值可调的人工应力片，其方向与被测玻璃样品中的应力方向 相反，当两者数值相等时，应力相互抵消，在正交偏光下观察到消光黑条纹。因此，通过读 取巴比涅补偿器的移动距离，换算出巴比涅补偿器的位相延迟量，即可算出被测样品的应 力。从上面的分析可以看出，虽然目前国内外关于光学材料内应力的测量方法较多， 但有些是定性或半定量判定，有些需要高精度的标准四分之一波片。这就增加了测量系统的复杂性，由于测量环节映入了较多的仪器误差和方位调整误差，使得测量精度的进一步 提高受到了限制。
发明内容本发明利用双折射外腔回馈可以导致激光偏振跳变的基本原理，提出了一种新的 光学材料内应力测量方法，并构建了测量系统。在激光回馈条件下，两个偏振态在一个激光 强度调制周期内的占空比与外腔光学材料的应力双折射具有线性关系。通过测量两个偏振 态在一个激光强度调制周期内的占空比就可以精确地知道外腔光学材料的应力双折射，从 而通过测量双折射的大小间接求出应力值。由于激光回馈系统具有结构简单、使用方便等 优点，特别是很适合实际生产检验的要求。本设计采用以下方案实现的，如附图1所示1.采用半内腔的632. Snm的He-Ne激光器，激光器安装在一个可旋转电动支架上， 可绕激光轴线方向旋转，从而不用旋转被测样品。所述的He-Ne激光器含有增益管3，内 有He、Ne混合气体；增透窗片4，所述的增透窗片4固定在增益管3的一端；谐振腔，所述谐 振腔包括第一内腔反射镜2，所述的第一内腔反射镜2固定在所述增益管3的另一端；第 二内腔反射镜5，位于所述增透窗片4的一端；第一压电陶瓷6，固定在所属第二内腔反射镜 5上，在输入电压作用下，所述第一压电陶瓷6推动上述第二内腔反射镜5沿激光轴线方向 上、下移动，改变激光的频率；2、测量平台，安放在激光外腔回馈镜8与第一压电陶瓷6之间，与激光轴线垂直， 被测光学材料7放置在平台上，所述平台为二维电动平台；3、激光回馈外腔，所述激光回馈外腔包括激光外腔回馈镜8，固定在上述第一压 电陶瓷6的一侧，与所述第一压电陶瓷6有一定的距离；第二压电陶瓷9，固定在上述激光 外腔回馈镜8上，在输入电压作用下，它推动上述激光外腔回馈镜沿激光轴线方向上、下移 动；4、测量与控制系统，所述测量与控制系统包括第一光电探测器1，测量激光输出 的光强；偏振片10，安装在一个可旋转电动支架上，可绕激光轴线方向旋转，所述偏振片10 位于激光外腔回馈镜9下面，将两正交偏振光的强度进行不同的衰减；第二光电探测器11， 位于上述偏振片下面，探测通过偏振片后的激光光强；激光器旋转支架控制器；被测样品 放置二维平台控制器；数/模转换器，与所述第一压电陶瓷及所述第二压电陶瓷的输入端 相连；模/数转换器，与所述第一光电探测器和第二光电探测器相连；计算机与上述控制器 相连。

图1为本发明的激光回馈系统示意图具体实施方式
激光回馈系统如附图1所示，第一内腔反射镜2和第二内腔反射镜5的反射率Rl 和R2分别是99. 5%和98. 5%,2,3,4,5共同构成了半外腔的波长为632. 8nm的He-Ne激 光器。第一压电陶瓷6固定在第二内腔反射镜5上，在输入电压作用下，它推动第二内腔反 射镜5沿激光轴线方向上、下移动，以改变激光腔长，使激光工作在单模状态；激光外腔回 馈镜8的反射率R3为10% ；第二压电陶瓷9固定在激光外腔回馈镜8上，在输入电压作用下，它推动激光外腔回馈镜8沿激光轴线方向上、下移动；7为待测样品，放置在二维电动平 台上；1为第一光电探测器，直接探测激光输出强度；11为第二光电探测器，探测激光偏振 态的变化。
权利要求1.一种激光回馈法光学材料应力测量装置，包括激光回馈光学材料应力测量装置，半 内腔的632. 8nm的He_Ne激光器，其特征在于632. 8nm的He_Ne激光器安装在一个可旋转 电动支架上，电动支架旋转方向为绕激光轴线方向。
2.如权利要求1所述的一种激光回馈法光学材料应力测量装置，其特征在于测量平 台，安放在激光外腔回馈镜(8)与第一压电陶瓷(6)之间，与激光轴线垂直，被测光学材料 (7)放置在平台上，所述平台为二维电动平台。
专利摘要本实用新型涉及了一种激光回馈法光学材料应力测量装置，它利用双折射外腔回馈可以导致激光偏振跳变的基本原理，提出了一种新的光学材料内应力测量方法，在激光回馈条件下，两个偏振态在一个激光强度调制周期内的占空比与外腔光学材料的应力双折射具有线性关系。通过测量两个偏振态在一个激光强度调制周期内的占空比就可以精确地知道外腔光学材料的应力双折射，从而通过测量双折射的大小间接求出应力值。本实用新型中的632.8nm的He-Ne激光器安装在一个可旋转电动支架上，电动支架旋转方向为绕激光轴线方向，使得测量更加方便快捷。
文档编号G01N21/01GK201780263SQ20092018174
公开日2011年3月30日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者不公告发明人 申请人:福建福晶科技股份有限公司