[發明專利]激光增益介質包邊剩余反射的多角度多點測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201310752448.4
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN103698302A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 董敬濤;陳堅;吳周令
• 申請（專利權）人: 合肥知常光電科技有限公司
• 主分類號: G01N21/55
• 分類號: G01N21/55;G01N21/84
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 金凱

1.一種激光增益介質包邊剩余反射的多角度多點測量裝置，包括測量激光器、分光鏡、激光強度探測器、激光玻璃樣本和剩余反射探測器，所述分光鏡設置在測量激光器的輸出光路上，所述激光強度探測器設置在分光鏡的透射光路上，所述剩余反射探測器設置在激光玻璃樣本的出射光路上，其特征在于：

還包括光纖耦合器、光纖和激光發射器，所述光纖耦合器設置在分光鏡的反射光路上，所述光纖耦合器的輸出端通過光纖與激光發射器的輸入端連接，所述激光發射器設置在激光玻璃樣本的入射光路上；

所述激光玻璃樣本固定在精密定位運動機構上，所述激光發射器固定在激光發射器運動機構上，所述剩余反射探測器固定在剩余反射探測器運動機構上，所述激光發射器運動機構和剩余反射探測器運動機構為沿圓弧軌跡運動的聯動機構。

2.根據權利要求1所述的激光增益介質包邊剩余反射的多角度多點測量裝置，其特征在于：所述測量激光器與分光鏡之間設有功率調整裝置、第一高反射鏡和光束整形裝置。

3.根據權利要求1所述的激光增益介質包邊剩余反射的多角度多點測量裝置，其特征在于：還包括指示激光器，所述指示激光器通過光開關、第二高反射鏡和部分反射鏡分別與測量激光器和分光鏡光路連接，所述部分反射鏡設置在測量激光器與分光鏡之間。

4.根據權利要求1所述的激光增益介質包邊剩余反射的多角度多點測量裝置，其特征在于：還包括數據處理裝置，所述數據處理裝置的輸入端與激光強度探測器和剩余反射探測器的輸出端連接。

5.一種激光增益介質包邊剩余反射的多角度多點測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）測量激光器輸出的測量激光束經過分光鏡分成兩束，其中一束進入到激光強度探測器，另一束經過光纖耦合裝置耦合后，通過光纖和激光發射器照射到激光玻璃樣本上，經由激光玻璃樣本前表面或者側表面進入到激光玻璃樣本內部，并在激光玻璃樣本內部被包邊界面反射，經包邊界面反射的剩余反射光束被剩余反射探測器接收；

（2）調整精密定位運動機構，使測量激光束從激光玻璃樣本前表面或者側表面入射，入射光線經過折射后以測量角度α1入射到激光玻璃樣本包邊界面上的某一測量點，采用折射定律計算得到測量激光束在激光玻璃樣本前表面或者側表面的入射光線延長線與包邊界面法線的夾角β1：

前表面入射，β1=arcsin([sin(α1)]*n_g/n₀)，

側表面入射，β1=arccos([cos(α1)]*n_g/n₀)，

其中，n_g表示激光玻璃樣本折射率，n₀表示空氣折射率；

（3）保持測量點不變，測量角度由α1變為α2，將激光發射器運動機構和剩余反射探測器運動機構的位置沿著圓弧軌跡轉動角度Δβ，再沿著平行于測量點法線的方向移動距離Δd1：

Δd1=[d/tan(β2)-d/tan(β1)]-[d/tan(α2)-d/tan(α1)]，

前表面入射，

Δβ=β2-β1=arcsin([sin(α2)]*n_g/n₀)-arcsin([sin(α1)]*n_g/n₀)，

側表面入射，

Δβ=β2-β1=arccos([cos(α2)]*n_g/n₀)-arccos([cos(α1)]*n_g/n₀)，

其中，d表示測量點到激光玻璃樣本側表面的距離，β2表示測量角度為α2時測量激光束在激光玻璃樣本前表面或者側表面的入射光線延長線與包邊界面法線的夾角，

前表面入射，β2=arcsin([sin(α2)]*n_g/n₀)，

側表面入射，β2=arccos([cos(α2)]*n_g/n₀)；

（4）保持測量角度α1不變，測量點的位置移動距離Δd，

（i）若測量激光束從激光玻璃樣本前表面入射，則將激光發射器運動機構和剩余反射探測器運動機構平移距離Δd；

（ii）若測量激光束從激光玻璃樣本側表面入射，則將激光發射器運動機構和剩余反射探測器運動機構沿著平行于包邊界面法線的方向移動距離Δd2，再將剩余反射探測器運動機構反方向移動距離2*Δd2：

Δd2=tan(90-α1)*Δd。