Способ интерференционного измерения распределения показателя преломления в оптических градиентных элементах Советский патент 1987 года по МПК G01N21/45 

Изобретение относится к технике измерения распределения показателя преломления в оптически неоднородных прозрачных твердых- телах, а именно к способу определения распределения показателя преломления в оптических градиентных элементах (граданах).

Целью изобретения является упрощение процесса измерения за счет упрощения технологии подготовки образца для измерений.

На фиг.1 изображен исследуемьй образец в координатных осях; на фиг.2 - ход светового луча через образец, вид сверху, на фиг.З - графики распределения интерференционных полос (кривая 1 - график распределения полос по радиальной координате К (г) образца до удаления тонкого слоя; кривая 2 - то же, после удаления тонкого слоя; кривая 3 - график их разности) ,

Способ осуществляют следующим образом.

Берут оптический градиентный элемент толщиной IQ (фиг.1), в котором в направлении оси X создано некоторое распределение показателя преломления п(Х). Рабочие поверхности образца, перпендикул ярные направлению светового потока, полируют. При использоваНИИ иммерсионных жидкостей можно ограничиться шлифовкой.

Помещают градан в одно из плеч двухлучевого интерферометра, например интерферометра Маха - Цендера. Пропускают световой поток в направлении, перпендикулярном направлении) градиента показателя преломления. На выходе интерферометра образуется картина интерференционных полос равной толщины с распределением К(Х)д в направлении X (где К - номер полосы).

Удаляют с исследуемого образца слой материала толщиной лу, параллельный направлению градиента показателя преломления. Удаление тонкого слоя с образца, осуществляют механическим путем. При использовании иммерсии удаление материала можно осушествить путем химического травления поверхности образца. Толщину удаляемого слоя находят из соотнощения

; лг г -У..И « У /-лпгде ду - минимально возможная мин

щина слоя;

лп - перепад показателя преломления в образце, г - размер градиентной зоны в образце в направлении градиента;

г - предельно допустимое смещение луча на толщине слоя.

При этом величина лг задается исходя из предельно допустимого смещения луча на толщине слоя. Значения г и лп могут быть определены несколькими способами, в том числе и с ис- пользованием интерференционной картины образца. Размер градиентной зоны г определяется непосредственно по размеру ее интерферограммы, а величина перепада показателя преломления равна j &п -::-,

J-0

1 де л К - число интерференционных полос в градиентной зоне образцаД - длина волны используемого

излучения,. 1 - толщина образца. Вторично пропускают световой поток и определяют распределение интерферен- ционных полос. Строят графики распределения интерференционных полос до удаления слоя и после и находят их разность.

П р и м е р. В качестве исследуе- мого объекта берут цилиндр из стекла состава, мол.%: Si0251,5; А1 Na.jO 11,5; 11; R.,0 5 3, диаметром 10. мм и толщиной 3 мм, в котором ; методом ионного обмена создают ради- альный градиент показателя преломления. Рабочие поверхности образца подвергают тонкой шлифовке. Образец помещают в плоскопараллельную кювету с иммерсионной жидкостью. Кювету уста- навливают в одно из плеч интерферометра Маха - Цендера, 1

На фиг.3 представлен график распределения полос по радиальной коор- динате К(г) ,

Перепад показателя преломления An

&К Я

Л.Г1 - Т J-0

1С-2 .

55

Размер градиентной зоны г равен в данном случае радиусу образца. В качестве предельно допустимого смещения луча задают ведичину &г . Толщины удаляемого слоя

дУ

- 1,5 лп

мм.

с одной из рабочих поверхност.ей образца сопшифовывают 0,46 мм и образец новой толщины вновь помещают в интерферометр. Кривая 2 (фиг.З) - распределение полос интерференции по радиальной координате К(г) .

Произведя вычитание кривых 1 и 2 (фиг.З), получают распределение полос, соответствующее распределению показателя преломления в образце толщиной, равной толщине удаленного слоя, т.е. близкое к истинному.

Формула изобретения

Способ интерференционного измерения распределения показателя преломления в оптических градиентных элементах путем пропускания светового пото ка через образец в направлении, перпендикулярном градиенту показателя преломления, для создания интерференционного поля полос равной толщины и определения распределения интерференционных полос в образце, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса измерения за счет уплу

А

22004

рощения технологии подготовки образца для измерений, после пропускания светового потока и определения распределения интерференционных полос с образца удаляют слой материала, параллельный направлению градиента показателя преломления, толщиной лу, выбранной из соотношения

10

IMHH

OYWHlE, лп

где д у

5

0

5

дп г АГ

0

минимально возможная толщина удаляемого слоя перепад показателя преломления в образце; размер градиентной зоны в образце в. направлении градиента;

предельно допустимое смещение луча на толщине слоя,

затем вторично пропускают световой поток через образец и определяют распределение интерференционных полос, а о распределении показателя преломления в образце судят по разности полученных в первом и втором определениях распределений интерференционных полос в образце.

JZ

%Х ге

У

у

Фие.1

Фиг.2

Изобретение относится к измерению распределения показателя преломления в оптических градиентных эле- ментах. Цель изобретения - упрощение процесса измерения за счет упрощения технологии подготовки образца для измерений. Через образец в направлении, перпендикулярном градиенту показателя преломления, пропускают световой поток и определяют распределение интерференционных полос. Затем с образца удаляют тонкий слой материала, вторично пропускают через образец световой поток и определяют распределение интерференционных полос. О распределении показателя преломления судят по разности распределения полос. 3 ил. С/)

10

IS10Редактор И.Шулла

Составитель С.Голубев Техред М.Ходанич

Заказ 3825/39 Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Пр й1водствГнно-полйгр1фическое предприятие, г. Ужгород, ул. .Проектная, 4

(Риг.)

X. отн. еЗ

Корректор А.Обручар