CN217716309U - 一种透明膜的厚度检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种透明膜的厚度检测设备，属于光学检测领域。包括：光源、干涉组件、频域探测装置和数据处理器；其中，干涉组件为迈克尔逊干涉装置，光源设置在所述迈克尔逊干涉装置的光入射口中心轴延长线上，频域探测装置设置在所述迈克尔逊干涉装置的光出射口中心轴的延长线上，频域探测装置可获取经过迈克尔逊干涉装置反射后光路产生的干涉信号，并将信号传输至数据处理器；待测量样品薄膜放置在所述迈克尔逊干涉装置的分光棱镜与反射镜之间。本实用新型通过采用投射式的测量方法，该方法精度高，测量范围大，同时结构灵活、处理方法简单，不要求严格放置样品，避免刮花薄膜表面，影响薄膜的产品质量，同时还能测量薄膜的折射率。

Description

一种透明膜的厚度检测设备

技术领域

本实用新型属于光学检测领域，尤其是一种透明膜的厚度检测设备。

背景技术

Lens膜为一种光学元件，广泛应用在光纤通信技术领域，能够接收光信号并汇聚光信号于感光器件CMOS/CCD，减少像差。随着光学通信的快速发展，对lens透镜质量的要求也越来越高。目前，针对lens膜厚度测试，还是采用人工通过千分尺进行测试，这种接触式检测方法容易刮花lens膜表面，影响lens膜的产品质量。

实用新型内容

为了克服上述技术缺陷，本实用新型提供一种透明膜的厚度检测设备，以解决背景技术所涉及的问题。

本实用新型提供一种透明膜的厚度检测设备，包括：

光源、干涉组件、频域探测装置和数据处理器；

其中，干涉组件为迈克尔逊干涉装置，光源设置在所述迈克尔逊干涉装置的光入射口中心轴延长线上，频域探测装置设置在所述迈克尔逊干涉装置的光出射口中心轴的延长线上，频域探测装置可获取经过迈克尔逊干涉装置反射后光路产生的干涉信号，并将信号传输至数据处理器；

待测量样品薄膜放置在所述迈克尔逊干涉装置的分光棱镜与反射镜之间。

优选地或可选地，所述光入射口中心轴与光出射口中心轴相互垂直。

优选地或可选地，所述频域探测装置为光谱仪。

优选地或可选地，所述迈克尔逊干涉装置包括：位于中心位置、以预定角度安装的分光棱镜，设置在远离所述光入射口一侧的第一反射镜，以及设置在远离所述光出射口一侧的第二反射镜。

优选地或可选地，所述光源、第一反光镜、第二反光镜、频域探测装置与分光棱镜之间的光路上分别设置有第一聚焦透镜、第二聚焦透镜、第三聚焦透镜和第四聚焦透镜。

优选地或可选地，所述待测量样品薄膜放置在所述第一反射镜和第二聚焦透镜之间的光路上。

优选地或可选地，所述光源为宽带光源。

优选地或可选地，所述宽带光源的中心波长为1327nm，带宽为70nm。

本实用新型涉及一种透明膜的厚度检测设备，相较于现有技术，具有如下有益效果：本实用新型通过采用投射式的测量方法，该方法精度高，测量范围大，同时结构灵活、处理方法简单，不要求严格放置样品，避免刮花薄膜表面，影响薄膜的产品质量，同时还能测量薄膜的折射率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图一。

图2是本实用新型中迈克尔逊干涉装置的结构示意图。

图3是本实用新型的结构示意图二。

附图标记为：光源10、迈克尔逊干涉装置20、频域探测装置30、数据处理器40、待测量样品薄膜50、分光棱镜21、第一反射镜22、第二反射镜23、第一聚焦透镜24、第二聚焦透镜25、第三聚焦透镜26、第四聚焦透镜27。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

参阅附图1至3，一种透明膜的厚度检测设备，包括：光源10、迈克尔逊干涉装置20、频域探测装置30、数据处理器40、待测量样品薄膜50、分光棱镜21、第一反射镜22、第二反射镜23、第一聚焦透镜24、第二聚焦透镜25、第三聚焦透镜26、第四聚焦透镜27。

其中，干涉组件为迈克尔逊干涉装置20，光源10设置在所述迈克尔逊干涉装置20的光入射口中心轴延长线上，所述频域探测装置30为光谱仪，设置在所述迈克尔逊干涉装置20的光出射口中心轴的延长线上，频域探测装置30可获取经过迈克尔逊干涉装置20反射后光路产生的干涉信号，并将信号传输至数据处理器40，数据处理器40用来做傅立叶变换和信息的对比处理。所述光入射口中心轴与光出射口中心轴相互垂直，待测量样品薄膜50放置在所述迈克尔逊干涉装置20的分光棱镜21与反射镜之间，所述待测量样品薄膜50可以为但不限于为lens膜。

迈克尔逊干涉装置20是光学干涉仪中最常见的一种，包括位于中心位置、以预定角度安装的分光棱镜21，设置在远离所述光入射口一侧的第一反射镜22，以及设置在远离所述光出射口一侧的第二反射镜23。在检测过程中，一束入射光经过分光镜分为两束后各自被对应的平面镜反射回来，因为这两束光频率相同、振动方向相同且相位差恒定，满足干涉条件，所以能够发生干涉。其中，干涉中两束光的不同光程可以通过调节干涉臂长度以及改变介质的折射率来实现，从而能够形成不同的干涉图样。

由于宽带光源10是发散光源10，所以根据需要会在干涉仪前加聚焦透镜来调整光路，这也作为干涉组件的一部分。因此，所述光源10、第一反光镜、第二反光镜、频域探测装置30与分光棱镜21之间的光路上分别设置有第一聚焦透镜24、第二聚焦透镜25、第三聚焦透镜26和第四聚焦透镜27。

在检测过程中，光由光纤从宽带光源10导出，成为一个发散点光源10，由第一聚焦透镜24汇聚，光通过分光棱镜21分成两束。为方便说明，以第一反射镜22为样品镜，第二反射镜23为参考镜。在光到达两反射镜前分别由第二聚焦透镜25、第三聚焦透镜26聚焦成一点，然后经过由第一反光镜、第二反光镜反射后，又经过分光棱镜21汇成一束出射光，再由第四聚焦透镜27汇聚成一点，通过光纤传送至光谱仪。光谱仪将干涉信号的光谱信号输出至数据处理器40，数据处理器40对接收到的信号进行傅立叶变换，就可得到两镜子的相对光程差。

若在第一反射镜22前加上待测量样品薄膜50，待测量样品薄膜50不要求贴附在第一反射镜22上，只需放在第一反射镜22和第二聚焦透镜25之间，再做第二次测量，由于待测量样品薄膜50的加入，使得两反射镜的相对光程差与第一次测量相比有所改变。若待测量样品薄膜50的折射率已知，将两次相对光程差信息对比处理即可得到样品厚度。

结合工程实施例对本实施例做出简要说明，本工程实施例中，宽带光源10中心波长为1327nm，带宽为70nm，被光谱仪接收的宽带光源10干涉信号光谱通过处理器进行傅立叶变换，即得到未加待测量样品薄膜50时，样品镜相对参考镜的光程差信息；然后在第一反射镜22和第三聚焦透镜26之间放一层待测量样品薄膜50，待测量样品薄膜50垂直于光路，即与反射镜平行，做第二次测量，此时被光谱仪接收的干涉信号光谱经过傅立叶变换后得到相对光程差的信息。对比两次光程差信息，可以看到因为引入了一层待测量样品薄膜50，两反射镜之间的光程差有所改变，两峰值位置即两次测量时样品镜分别相对于参考镜的光程差位置。然后再将这两次相对光程差信息对比处理，两个峰值位置分别表示为x1、x2，则：(n2-n1)*d＝x2-x1；其中，n2为塑料待测量样品薄膜50折射率，n1为空气折射率，d为待测量样品薄膜50厚度。

若待测量样品薄膜50的折射率未知，可以将待测量样品薄膜50旋转一个角度，此时样品镜相对参考镜的光程差信息。结合光的此时的传播的光路几何信息，可以求出待测量样品薄膜50的折射率和厚度。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (8)

1.一种透明膜的厚度检测设备，其特征在于，包括：光源、干涉组件、频域探测装置和数据处理器；

其中，干涉组件为迈克尔逊干涉装置，光源设置在所述迈克尔逊干涉装置的光入射口中心轴延长线上，频域探测装置设置在所述迈克尔逊干涉装置的光出射口中心轴的延长线上，频域探测装置可获取经过迈克尔逊干涉装置反射后光路产生的干涉信号，并将信号传输至数据处理器；

待测量样品薄膜放置在所述迈克尔逊干涉装置的分光棱镜与反射镜之间。

2.根据权利要求1所述的透明膜的厚度检测设备，其特征在于，所述光入射口中心轴与光出射口中心轴相互垂直。

3.根据权利要求2所述的透明膜的厚度检测设备，其特征在于，所述频域探测装置为光谱仪。

4.根据权利要求1所述的透明膜的厚度检测设备，其特征在于，所述迈克尔逊干涉装置包括：位于中心位置、以预定角度安装的分光棱镜，设置在远离所述光入射口一侧的第一反射镜，以及设置在远离所述光出射口一侧的第二反射镜。

5.根据权利要求4所述的透明膜的厚度检测设备，其特征在于，所述光源、第一反光镜、第二反光镜、频域探测装置与分光棱镜之间的光路上分别设置有第一聚焦透镜、第二聚焦透镜、第三聚焦透镜和第四聚焦透镜。

6.根据权利要求5所述的透明膜的厚度检测设备，其特征在于，所述待测量样品薄膜放置在所述第一反射镜和第二聚焦透镜之间的光路上。

7.根据权利要求1所述的透明膜的厚度检测设备，其特征在于，所述光源为宽带光源。

8.根据权利要求7所述的透明膜的厚度检测设备，其特征在于，所述宽带光源的中心波长为1327nm，带宽为70nm。

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