[发明专利]一种低温下光学材料折射率的测量方法

摘要

本发明涉及光学系统成像和空间光学探测领域，公开了一种低温下光学材料折射率的测量方法。方法为：a.测量低温下真空温控室(2)的窗口对光线产生的偏折角Δ_w；b.测量低温下待测棱镜(24)的顶角α；c.确定待测棱镜(24)对光线产生最小偏向角的位置，并测出最小偏向角δ；d.计算待测棱镜(24)在所测低温和所测光源波长的环境下的低温折射率n。本发明可实现在30K～300K温度范围内的折射率高精度测量，测量精度可达到10^‑4，可用于研究光学材料属性在低温下的变化规律，为空间光学系统的设计、优化、应用性能评估提供精确可靠的折射率数据，为光学材料特性研究提供有效的测试方法、手段和基础数据。

主权项

1.一种低温下光学材料折射率的测量方法，其特征在于：测量需要以下步骤：/na.测量温度在T下，真空温控室的测量窗口相对于常温下对光线产生的偏折角Δ_w，温度T的范围为30K-300K；/nb.测量在温度T下待测棱镜(24)的顶角α；/nc.确定温度在T下待测棱镜(24)对光线产生的最小偏向角，并测出最小偏向角δ；/nd.算出棱镜(24)在温度T下的低温折射率n；所用设备为读数系统(3)和真空温控室(2)，真空温控室(2)上开有窗口一(21)、窗口二(22)、窗口三(23)，真空温控室(2)内部设有转台一，转台一上设有平面反射镜一(25)，光线平行Y轴垂直窗口一(21)进入真空温控室(2)的光线能经窗口三(23)射出，垂直窗口二(22)进入的光线能经转台一上的平面反射镜一(25)从窗口三(23)射出，步骤a包括以下步骤：/na.1 真空温控室(2)温度在300K时，将光线平行Y轴穿过真空温控室(2)上的窗口二(22)，经转台一上的平面反射镜一(25)后从窗口三(23)穿出，再经读数系统(3)中的转台二上的平面反射镜二(32)最后在观察板(31)上成像，记录成像的光斑位置为O₁；/na.2.将真空温控室(2)温度调至T，记录光线穿过真空温控室(2)上的窗口二(22)和窗口(23)后，最后在读数系统(3)的观察板(31)上成像的光斑位置，记录成像光斑位置为O₂；/na.3.调节读数系统(3)中的转台二上的平面反射镜二(32)，使a.2步骤中的光斑位置O₂与a.1步骤中的光斑位置O₁重合，记录平面反射镜二(32)转过的角度β₁；/na.4.算出光线穿过真空温控室(2)的窗口二(22)和窗口三(23)相对于常温下的偏折角Δ_w/nΔ_w＝2β₁；将平面反射镜一(25)替换为待测棱镜(24)，步骤b包括以下步骤：/nb.1.将真空温控室(2)内的温度设为T，调节真空温控室(2)内的转台一，使得穿过窗口一(21)的平行Y轴光能够避开转台一上的待测棱镜(24)穿过窗口三(23)在读数系统(3)上的观察板(31)成像，记录成像的光斑位置为O₃；/nb.2.调节转台一使待测棱镜(24)的一个面与X轴平行，光源(1)发出光线穿过窗口二(22)，经待测棱镜(24)的反射穿过窗口三(23)，再被转台二上的平面反射镜二(32)反射，最后在读数系统(3)上的观察板(31)上成像成光斑，记录光斑的位置为O₄；/nb.3.调节转台二的平面反射镜二(32)，使光斑位置O₄与光斑位置O₃重合，记录平面反射镜二(32)转过的角度β₂；当转台二逆时针调整时，依据几何关系β₂＝45°-α+Δ_w/2，即可得出棱镜的顶角α；当转台二顺时针调整时，依据几何关系β₂＝α-45°+Δ_w/2，即可得出棱镜的顶角α；/nc.1.在真空温控室(2)的温度为T时，调节转台一使平行Y轴的光线能穿过窗口一(21)，再经转台一上的待测棱镜(24)折射到达窗口三(23)、再经转台二上的平面反射镜二(32)的反射，最后在读数系统(3)上的观察板(31)成像成光斑，光斑的位置设为O₅，调节转台一，使光线经过待测棱镜(24)的不同位置折射，找到光斑位置O₅最接近光线未经待测棱镜(24)折射形成的光斑位置O₃的点O₅₁，此时待测棱镜(24)处在最小偏向角的位置(242)；/nc.2.调节转台二上的平面反射镜二(32)，使最接近O₃位置的O₅与O₃重合，记录平面反射镜二(32)转过的角度β₃；/nc.3.计算得出光线经待测棱镜偏转的最小角度，即最小偏向角δ，满足：δ＝2β₃；根据折射率计算关系得出在所测温度下和所测光线波长环境下待测棱镜(24)的低温折射率n：/n