[发明专利]一种自聚焦透镜折射率分布检测系统及方法

说明书

本发明涉及光学测量技术领域，为解决现有自聚焦透镜折射率分布检测方法的抗环境干扰能力差导致折射率检测精度不高问题，公开了一种自聚焦透镜折射率分布检测系统及方法，自聚焦透镜的前表面反射准直光束后形成参考光束，自聚焦透镜的后表面反射形成测试光束，参考光束与测试光束产生的干涉条纹经分束器反射后，入射至显微成像系统，图像处理系统对相机采集到的自聚焦透镜干涉条纹进行处理，通过解析干涉条纹信息得到自聚焦透镜折射率分布。基于斐索干涉原理的自聚焦透镜折射率分布检测方法实现了高效率、高精度的自聚焦透镜折射率分布检测，同时该斐索干涉仪系统具有抗干扰能力强，体积小的优点。

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，具体为一种基于斐索干涉原理的自聚焦透镜折射率分布检测方法。

背景技术

自聚焦透镜(GRIN lens，G-lens)又叫梯度折射率透镜，是一种折射率沿径向呈梯度变化的柱状光学透镜，具有聚焦和成像功能。自聚焦透镜通过调节径向渐变折射率的方式，实现光线在透镜内部周期性传播，改变其长度就可以调节光线调制周期，进而实现与透镜相同功能的光学器件。

由于自聚焦透镜具有端面准直、耦合和成像特性，在微型光学系统、医用光学仪器、光学复印机、传真机、扫描仪等设备有着广泛的应用。

而光学器件的性能与其折射率分布的规律密不可分，因此，提出一种基于斐索干涉原理的自聚焦透镜折射率分布检测方法，一直是本领域技术人员重点研究的问题之一。

在先技术1(邹快盛,许峰,姚宇佳等，一种用于自聚焦透镜的折射率分布测试装置及图像获取装置，中国实用新型专利201721734733.3)采用马赫-曾德尔干涉原理实现高精度、高效率的自聚焦透镜折射率分布检测，该方法采用分光路干涉的马赫-曾德尔干涉系统，系统的抗环境干扰能力一般。

提出一种基于斐索干涉原理的自聚焦透镜折射率分布检测方法，相对于先技术1，该方法提高了测试系统的抗环境干扰能力，且测试系统的体积较小。

发明内容

本发明解决的技术问题是：现有技术的自聚焦透镜折射率分布检测方法的抗环境干扰能力差导致折射率检测精度不高。

一种自聚焦透镜折射率分布检测系统，包括：激光器、空间滤波器、准直物镜、分束器、自聚焦透镜、显微成像系统、图像处理系统；其特征在于：所述的显微成像系统包括显微物镜和相机；所述的激光器产生的激光入射空间滤波器后形成发散光束；所述的准直物镜将发散光束准直成准直光束；准直光束透过分束器后入射至自聚焦透镜；所述的自聚焦透镜的前表面反射准直光束后形成参考光束，所述的自聚焦透镜的后表面反射形成测试光束，所述参考光束与测试光束产生的干涉条纹经分束器反射后，入射至显微成像系统，显微成像系统的显微物镜用于放大干涉条纹，并成像于相机；所述的图像处理系统对相机采集到的自聚焦透镜干涉条纹进行处理，通过解析干涉条纹信息得到自聚焦透镜折射率分布。

本技术方案参考光束、测试光束共光路，其属于斐索干涉光路，采用自聚焦透镜前后表面反射光的干涉条纹解析自聚焦透镜折射率分布，避免了传统自聚焦透镜折射率分布检测方法光学元件过多的问题，并且在一定程度上增加了测试系统的抗环境干扰能力。斐索干涉仪系统采用共光路干涉原理，光路中其它光学元件的偏离对光程差的影响几乎相同，可以很好地克服环境干扰；其次，该方法基于斐索干涉原理采用自聚焦透镜的前后表面反射光相互干涉，相较于先技术其优势在于所述方法的测试系统光学元件个数较少。

附图说明：

图1为基于斐索干涉原理的自聚焦透镜折射率分布检测方法光路示意图；

其中：1-激光器、2-空间滤波器、3-准直物镜、4-分束器、5-自聚焦透镜、6-显微物镜、7-相机。

图2为632.8纳米波长下拍摄所得的干涉条纹图。

图3为1064纳米波长下拍摄所得的干涉条纹图。

图4为1550纳米波长下拍摄所得的干涉条纹图。