TW202138788A - 具有波長不同的多個光源的棱鏡耦合系統及方法 - Google Patents

Abstract

棱鏡耦合系統及方法包括以下步驟：使用棱鏡耦合系統來收集具有折射率分佈的化學強化製品的初始的TM模式光譜及TE模式光譜，該折射率分佈具有近表面尖峰區域及深部區域。該棱鏡耦合系統具有配置為產生具有不同的測量波長的順序測量光束或反射光束的光源。該等不同的測量波長產生不同的TM模式光譜及TE模式光譜。該光源可以包括多個發光構件及濾光器，或寬帶光源及濾光器。可以將該等濾光器依序安插到該棱鏡耦合系統的輸入光路徑或輸出光路徑中的任一者中。

Description

具有波長不同的多個光源的棱鏡耦合系統及方法

此申請案主張於2019年11月26日所提出的第62/940,295號的美國臨時申請案的優先權權益，該申請案的整體內容於本文中依附及以引用方式併入本文中。

本揭示內容與用於表徵玻璃基化學強化製品中的應力的棱鏡耦合系統及方法相關，且特定而言是與具有波長不同的多個光源的此類系統及方法相關。

化學強化的玻璃基製品藉由使玻璃基基板經受化學改性來形成以改善至少一種強度相關的特性，例如硬度、對斷裂或表面刮擦的抗性等等。已發現將化學強化的玻璃基製品特別用作基於顯示器的電子設備（尤其是手持式設備，例如智慧型手機及平板電腦）的防護玻璃。

在一個方法中，藉由離子交換（IOX）製程來實現化學強化，由此玻璃基基板的基質中的離子（「原生離子」或「基板離子」）被例如來自熔融浴的外部引入的離子（即替換離子或向內擴散的離子）替換。強化一般發生在替換離子比原生離子還大時（例如，Na⁺ 或Li⁺ 離子被K⁺ 離子替換）。IOX製程在玻璃中產生從製品表面延伸到基質中的IOX區域。IOX區域在基質內界定具有層深（DOL）的折射率分佈，層深表示相對於製品表面所測量到的IOX區域的尺寸、厚度、或「深度」。折射率分佈也界定了應力相關的特性，包括應力分佈、表面應力、壓縮深度、中心張力、雙折射率等等。折射率分佈也可以在玻璃基製品中界定光學波導器，當折射率分佈滿足本領域中已知的某些準則時，該光學波導器為給定波長的光支援數量m 的引導模式。

棱鏡耦合系統及方法可以用來測量形成於玻璃基IOX製品中的平坦光學波導器的引導模式的光譜以表徵IOX區域的一或更多個性質，例如折射率分佈及上述的應力相關特性。此技術已用來測量用於各種應用（例如用於顯示器（例如，智慧型手機）的化學強化覆蓋物）的玻璃基IOX製品的性質。此類測量用於品質控制用途以確保，對於給定應用的選定特性中的每一者而言，IOX區域均具有預期的特性且落在選定設計容差之內。

儘管棱鏡耦合系統及方法可以用於許多類型的習知玻璃基IOX製品，但此類方法對於某些玻璃基IOX製品而言不能很好地作用，有時候根本不起作用。例如，某些類型的IOX玻璃基製品是藉由引起兩部分應力分佈的第一離子擴散及第二離子擴散來形成的實際的雙IOX（DIOX）玻璃基製品。第一部分（第一區域）與基板表面緊鄰，且具有相對較陡峭的應力改變斜率，而第二節段（第二區域）則延伸得更深入基板，但具有相對較淺的應力改變斜率。第一區域稱為尖峰區域或簡稱為「尖峰」，而第二區域則稱為深部區域。光學波導器由尖峰區域及深部區域所界定。

此類兩區域分佈導致低階模式（其具有相對較高的有效折射率）之間的間隔相對較大且高階模式（其具有靠近臨界角的相對較低的有效折射率，臨界角界定引導模式的全內反射（TIR）與所謂的洩漏模式的非TIR之間的邊界或過渡）之間的間隔非常小。在模式光譜中，為了方便起見，也可以將臨界角稱為「臨界角過渡」。可能發生的是，引導模式可能僅在光學波導器的尖峰區域中行進。即使不是不可能，僅在尖峰區域中行進的引導模式或洩漏模式也使得難以在僅在尖峰區域中引導的光與在深部區域中引導的光之間進行區分。

根據具有兩區域分佈的玻璃基IOX製品的模式光譜決定臨界角的精確位置是有問題的，因為靠近臨界角的引導模式會使臨界角過渡處的強度分佈失真。這轉而會使對模式條紋的分數的計算失真，且因此使對尖峰區域的深度及應力相關的參數的計算（包括對尖峰區域的底部處的壓縮應力的計算，該壓縮應力稱為「膝部應力」且表示為CS_k ）失真。

事實證明，膝部應力CS_k 是玻璃基IOX製品的重要性質，且其測量值可以用於基於化學強化玻璃的製品的大規模製造中的品質控制。不幸地，在使用棱鏡耦合系統來針對品質控制進行對IOX製品的測量時，上述測量問題施加了嚴格的限制，因為對膝部應力CS_k 的準確估算需要針對橫向電氣（TE）及橫向磁性（TM）引導模式準確地確定臨界角過渡。

本文中所述的方法涉及改善棱鏡耦合系統在測量化學強化製品的至少一個應力相關的特性時的效能，特別是對於包括近表面尖峰區域的IOX製品而言。該改善包括：包括具有不同測量波長的多個發光構件的光源，或者單個寬帶光源及用來界定不同測量波長的多個窄帶濾波器。在不同的波長下測量化學強化製品允許對至少一個應力相關的特性的更準確的估算。示例應力相關的特性包括應力相關的參數，例如應力分佈、膝部應力CS_k 、中心張力CT、伸張-應變能TSE、雙折射率、及對易碎性的估算（其與中心張力CT及/或伸張-應變能TSE相關）、尖峰深度D1、層深D2、及折射率分佈n(x)。

棱鏡耦合系統及方法的實例包括以下步驟：使用棱鏡耦合系統來收集化學強化製品的初始的TM模式光譜及TE模式光譜。在一個實例中，化學強化製品具有折射率分佈，該折射率分佈具有近表面尖峰區域及深部區域。在二或更多個不同的測量波長（即光源的多個發光構件的不同發射波長或藉由過濾來自寬帶光源的寬帶光來形成的不同測量波長）下依序收集TM模式光譜及TE模式光譜。這針對不同的測量波長造成了一組TM模式光譜及TE模式光譜。接著估算該組TM模式光譜及TE模式光譜以評估TM模式光譜及TM模式光譜中的哪一者最適於決定至少一個應力特性。估算可以包括以下步驟：考慮TM模式光譜及TE模式線中的模式線的對比度。估算也可以包括以下步驟：如下文解釋地，決定TM模式光譜及TE模式光譜中的模式線的數量的整數部分及分數部分，及基於落在選定範圍中或具有選定值的分數部分（FP）作出選定。

本揭示內容的一個實施例涉及一種估算具有折射率分佈的化學強化製品的至少一個基於應力的特性的方法，該折射率分佈具有在玻璃基基板中界定光學波導器的近表面尖峰區域及深部區域，該方法包括以下步驟：a)使用具有光源及耦合棱鏡的棱鏡耦合系統，用不同波長的測量光通過該耦合棱鏡依序照射該玻璃基基板，以針對每個測量波長產生包含TM模式光譜及TE模式光譜的反射光以界定一組TM模式光譜及TE模式光譜；b)檢查該組TM模式光譜及TE模式光譜，以識別該組TM模式光譜及TE模式光譜中最佳的TM模式光譜及TE模式光譜以供提供對該至少一個基於應力的特性的最準確的估算；及c)使用該最佳的TM模式光譜及TE模式光譜來估算該至少一個基於應力的特性。

本揭示內容的另一個實施例涉及一種估算具有折射率分佈的化學強化製品的至少一個基於應力的特性的方法，該折射率分佈具有在玻璃基基板中界定光學波導器的近表面尖峰區域及深部區域，該方法包括以下步驟：a)使用具有光源及耦合棱鏡的棱鏡耦合系統，用寬帶測量光通過該耦合棱鏡依序照射該玻璃基基板以產生包含TM模式光譜及TE模式光譜的寬帶反射光；b)依序對該寬帶測量光或該寬帶反射光中的任一者進行窄帶濾波，以形成具有不同中心波長的順序窄帶反射光束；c)數位地偵測該等順序窄帶反射光束以針對該等順序窄帶反射光束中的每一者捕捉TM模式光譜及TE模式光譜；d)檢查該組TM模式光譜及TE模式光譜，以識別該組TM模式光譜及TE模式光譜中最佳的TM模式光譜及TE模式光譜以供提供對該至少一個基於應力的特性的最準確的估算；及e)使用該最佳的TM模式光譜及TE模式光譜來估算該至少一個基於應力的特性。

本揭示內容的另一個實施例涉及一種用於測量化學強化離子交換（IOX）的製品的應力特性的棱鏡耦合系統，該製品具有形成於玻璃基基板中且界定光學波導器的近表面尖峰區域及深部區域，該棱鏡耦合系統包括：a)耦合棱鏡，具有輸入表面、輸出表面、及耦合表面，且其中該耦合表面在基板上表面處與該波導器介接；b)光源系統，在輸入光路徑上依序發射具有不同測量波長的多個測量光束，其中該等依序發射的測量光束通過該棱鏡的該輸入表面照射界面，藉此形成離開該耦合棱鏡的該輸出表面且在輸出光路徑上行進的依序反射光束，其中該等依序反射光束界定相應的橫向磁性（TM）模式光譜及橫向電氣（TE）模式光譜，每個模式光譜均具有該等測量波長中一個不同的測量波長；c)光電偵測器系統，被佈置為接收該等依序反射光束，並針對該等測量波長中的每一者偵測該TM模式光譜及該TE模式光譜以形成一組TM模式光譜及TE模式光譜；d)控制器，被配置為執行以下動作：i)處理該組TM模式光譜及TE模式光譜，以識別該組TM模式光譜及TE模式光譜中最佳的TM模式光譜及TE模式光譜以供提供對該至少一個基於應力的特性的最準確的估算；及ii)使用該最佳的TM模式光譜及TE模式光譜來估算該至少一個基於應力的特性。

本揭示內容的另一個實施例涉及一種用於測量化學強化離子交換（IOX）的製品的應力特性的棱鏡耦合系統，該製品具有形成於玻璃基基板中且界定光學波導器的近表面尖峰區域及深部區域，該棱鏡耦合系統包括：a)耦合棱鏡，具有輸入表面、輸出表面、及耦合表面，且其中該耦合表面在基板上表面處與該波導器介接；b)光源系統，在輸入光路徑上依序發射寬帶光束，該寬帶光束通過該棱鏡的該輸入表面照射界面，藉此形成離開該耦合棱鏡的該輸出表面且在輸出光路徑上行進的反射光束，其中該反射光束界定橫向磁性（TM）模式光譜及橫向電氣（TE）模式光譜；c)濾光器系統，被配置為依序將具有不同窄帶波長透射的濾光器安插到該輸入光路徑或該輸出光路徑中的任一者中，以界定依序反射光束，每個依序反射光束均具有不同的測量波長；d)光電偵測器系統，被佈置為接收該等順序反射光束，並針對該等測量波長中的每一者偵測該TM模式光譜及該TE模式光譜以形成一組TM模式光譜及TE模式光譜；及e)控制器，被配置為執行以下動作：i)識別該組TM模式光譜及TE模式光譜中最佳的TM模式光譜及TE模式光譜以供提供對該至少一個基於應力的特性的最準確的估算；及ii)使用該最佳的TM模式光譜及TE模式光譜來估算該至少一個基於應力的特性。

依據態樣(1)，提供了一種估算具有折射率分佈的化學強化製品的至少一個基於應力的特性的方法，該折射率分佈具有在玻璃基基板中界定光學波導器的近表面尖峰區域及深部區域。該方法包括以下步驟：a)使用具有光源及耦合棱鏡的棱鏡耦合系統，用不同波長的測量光通過該耦合棱鏡依序照射該玻璃基基板，以針對每個測量波長產生包含TM模式光譜及TE模式光譜的反射光以界定一組TM模式光譜及TE模式光譜；b)檢查該組TM模式光譜及TE模式光譜，並識別該組TM模式光譜及TE模式光譜中最佳的TM模式光譜及TE模式光譜以供提供對該至少一個基於應力的特性的最準確的估算；及c)使用該最佳的TM模式光譜及TE模式光譜來估算該至少一個基於應力的特性。

依據態樣(2)，提供了態樣(1)的方法，其中該至少一個應力相關的特性包括以下項目中的至少一者：應力分佈、膝部應力、中心張力、拉伸-應變能、雙折射率、易碎性、尖峰深度、層深、及折射率分佈。

依據態樣(3)，提供了態樣(1)到前述態樣中的任一者的方法，其中該TM模式光譜及該TE模式光譜中的每一者均具有帶有條紋對比度的條紋、臨界過渡、及條紋計數，該條紋計數具有整數部分及分數部分FP，且其中識別該組TM模式光譜及TE模式光譜中最佳的TM模式光譜及TE模式光譜包括以下步驟中的至少一者：選定具有最大的該條紋對比度的該TM模式光譜及該TE模式光譜；選定具有在0.1與0.85之間的範圍中的相應分數部分FP的該TM模式光譜及該TE模式光譜；及選定相應的該等條紋最不受到相應的該等臨界過渡的影響的該TM模式光譜及該TE模式光譜。

依據態樣(4)，提供了態樣(3)的方法，其中該分數部分FP介於0.15與0.8之間。

依據態樣(5)，提供了態樣(1)到前述態樣中的任一者的方法，其中該等不同測量波長落在從350 nm到850 nm的波長範圍之內。

依據態樣(6)，提供了態樣(5)的方法，其中該等不同測量波長落在從540 nm到650 nm的波長範圍之內。

依據態樣(7)，提供了態樣(1)到前述態樣中的任一者的方法，其中該棱鏡耦合系統包括光源，該光源包括多個發光構件，其中發光構件中的每一者在該等不同測量波長中的一者下發射光，且其中改變該測量配置包括以下步驟：平移該光源設備，使得該等多個發光設備依序與在該光源與耦合棱鏡之間行進的輸入光軸線對準。

依據態樣(8)，提供了態樣(7)的方法，其中該等多個發光構件包括發光二極體或雷射二極體。

依據態樣(9)，提供了態樣(7)到前述態樣中的任一者的方法，其中該等不同發光構件的該等不同波長的差異介於1%與25%之間。

依據態樣(10)，提供了態樣(9)的方法，其中該等不同發光構件的該等不同波長的差異介於3%與11%之間。

依據態樣(11)，提供了態樣(1)到前述態樣中的任一者的方法，其中該光源設備機械連接到運動控制系統，且其中所述平移該光源設備的步驟是藉由啟動該運動控制系統來實現的。

依據態樣(12)，提供了態樣(11)的方法，其中該運動控制包括線性致動器。

依據態樣(13)，提供了態樣(1)到前述態樣中的任一者的方法，其中來自該等發光構件中的每一者的該測量光均具有以中心波長為中心的波長帶寬，且該方法進一步包括以下步驟：依序將該等不同波長的該測量光傳遞通過用相應的該等不同中心波長為中心的相應窄通濾光器，以減少該測量光的該波長帶寬。

依據態樣(14)，提供了態樣(1)到(6)中的任一者的方法，其中該棱鏡耦合系統包括光源，該光源包括寬帶發光構件，該寬帶發光構件發射寬帶光，且其中改變該測量配置包括以下步驟：用以不同的測量波長為中心的二或更多個窄帶濾光器依序過濾該寬帶光。

依據態樣(15)，提供了態樣(14)的方法，其中該發光構件包括多個發光器。

依據態樣(16)，提供了態樣(14)到前述態樣中的任一者的方法，其中該等二或更多個窄帶濾光器被支撐在濾波器構件中，且該方法進一步包括以下步驟：移動該濾波器構件以依序將該等窄帶濾光器安置為與該寬帶發光構件可操作地對準或安置在該反射光內。

依據態樣(17)，提供了態樣(16)的方法，其中該濾波器構件包括濾波器輪，且所述移動該濾波器構件的步驟包括旋轉該濾波器構件。

依據態樣(18)，提供了態樣(16)到前述態樣中的任一者的方法，進一步包括以下步驟：使用偵測系統來追蹤該濾波器構件的位置，以確保該等窄帶濾光器中一個選定的窄帶濾光器與該寬帶發光構件對準或對準在該反射光內。

依據態樣(19)，提供了態樣(14)到(16)中的任一者的方法，其中該等二或更多個窄帶濾光器由支撐框架所支撐，且線性平移該支撐框架以將該等窄帶濾光器依序安置為與該寬帶發光構件可操作地對準。

依據態樣(20)，提供了態樣(19)的方法，其中該線性地平移該支撐框架的步驟是藉由啟動機械耦接到該支撐框架的運動控制系統來執行的。

依據態樣(21)，提供了態樣(20)的方法，其中該運動控制系統包括線性致動器，且其中所述線性地平移的步驟包括啟動該線性致動器。

依據態樣(22)，提供了態樣(1)到前述態樣中的任一者的方法，其中該檢查該組TM模式光譜及TE模式光譜的步驟包括用數位偵測器偵測該TM模式光譜及該TE模式光譜中的每一者，及數位地處理該TM模式光譜及該TE模式光譜的相應的模式線以建立模式線對比度。

依據態樣(23)，提供了態樣(1)到前述態樣中的任一者的方法，包括以下步驟：藉由折射率匹配流體將該耦合棱鏡光學耦合到該化學強化製品。

依據態樣(24)，提供了一種估算具有折射率分佈的化學強化製品的至少一個基於應力的特性的方法，該折射率分佈具有在玻璃基基板中界定光學波導器的近表面尖峰區域及深部區域。該方法包括以下步驟：a)使用具有光源及耦合棱鏡的棱鏡耦合系統，用寬帶測量光通過該耦合棱鏡依序照射該玻璃基基板以產生包含TM模式光譜及TE模式光譜的寬帶反射光；b)依序對該寬帶測量光或該寬帶反射光中的任一者進行窄帶濾波，以形成具有不同中心波長的順序窄帶反射光束；c)數位地偵測該等順序窄帶反射光束以針對該等順序窄帶反射光束中的每一者捕捉TM模式光譜及TE模式光譜；d)檢查該組TM模式光譜及TE模式光譜，以識別該組TM模式光譜及TE模式光譜中最佳的TM模式光譜及TE模式光譜以供提供對該至少一個基於應力的特性的最準確的估算；及e)使用該最佳的TM模式光譜及TE模式光譜來估算該至少一個基於應力的特性。

依據態樣(25)，提供了態樣(24)的方法，其中該至少一個應力相關的特性包括以下項目中的至少一者：應力分佈、膝部應力、中心張力、拉伸-應變能、雙折射率、易碎性、尖峰深度、層深、及折射率分佈。

依據態樣(26)，提供了態樣(24)到前述態樣中的任一者的方法，其中該TM模式光譜及該TE模式光譜中的每一者均具有帶有條紋對比度的條紋、臨界過渡、及條紋計數，該條紋計數具有整數部分及分數部分FP，且其中識別該組TM模式光譜及TE模式光譜中最佳的TM模式光譜及TE模式光譜包括以下步驟中的至少一者：選定具有最大的該條紋對比度的該TM模式光譜及該TE模式光譜；選定具有在0.1與0.85之間的範圍中的相應分數部分FP的該TM模式光譜及該TE模式光譜；及選定相應的該等條紋最不受到相應的該等臨界過渡的影響的該TM模式光譜及該TE模式光譜。

依據態樣(27)，提供了態樣(26)的方法，其中該分數部分FP介於0.15與0.8之間。

依據態樣(28)，提供了態樣(24)到前述態樣中的任一者的方法，其中該等不同測量波長落在從350 nm到850 nm的波長範圍之內。

依據態樣(29)，提供了態樣(28)的方法，其中該等不同測量波長落在從540 nm到650 nm的波長範圍之內。

依據態樣(30)，提供了態樣(24)到前述態樣中的任一者的方法，其中該等不同發光構件的該等不同波長的差異介於1%與25%之間。

依據態樣(31)，提供了態樣(30)的方法，其中該等不同發光構件的該等不同波長的差異介於2%與15%之間。

依據態樣(32)，提供了態樣(31)的方法，其中該等不同發光構件的該等不同波長的差異介於3%與11%之間。

依據態樣(33)，提供了態樣(24)到前述態樣中的任一者的方法，其中該進行窄帶濾波的步驟包括將具有該等不同中心波長的窄帶濾波器依序安插到該寬帶測量光或該寬帶反射光中的任一者中。

依據態樣(34)，提供了態樣(33)的方法，其中該等窄帶濾波器被支撐在濾波器構件中，且其中依序安插的動作包括移動該濾波器構件。

依據態樣(35)，提供了態樣(34)的方法，其中該濾波器構件包括濾波器輪，且其中所述移動該濾波器構件的步驟包括旋轉該濾波器輪。

依據態樣(36)，提供了態樣(34)到前述態樣中的任一者的方法，進一步包括以下步驟：使用偵測系統來追蹤該濾波器構件的位置。

依據態樣(37)，提供了態樣(34)到(36)中的任一者的方法，其中所述數位地偵測的步驟包括使用收集光學系統來將該等順序窄帶反射光束聚焦到數位偵測器上，且其中該濾波器構件至少部分地位於該收集光學系統內。

依據態樣(38)，提供了態樣(34)到(36)中的任一者的方法，其中所述數位地偵測的步驟包括使用收集光學系統來將該等順序窄帶反射光束聚焦到數位偵測器上，且其中該濾波器構件位於該耦合棱鏡與該收集光學系統之間。

依據態樣(39)，提供了態樣(24)到前述態樣中的任一者的方法，其中該等順序窄帶反射光束各自具有10 nm或更小的波長帶。

依據態樣(40)，提供了態樣(39)的方法，其中該等順序窄帶反射光束各自具有6 nm或更小的波長帶。

依據態樣(41)，提供了一種用於測量化學強化離子交換（IOX）的製品的應力特性的棱鏡耦合系統，該製品具有形成於玻璃基基板中且界定光學波導器的近表面尖峰區域及深部區域。該棱鏡耦合系統包括：a)耦合棱鏡，具有輸入表面、輸出表面、及耦合表面，且其中該耦合表面在基板上表面處與該波導器介接；b)光源系統，在輸入光路徑上依序發射具有不同測量波長的多個測量光束，其中該等依序發射的測量光束通過該棱鏡的該輸入表面照射界面，藉此形成離開該耦合棱鏡的該輸出表面且在輸出光路徑上行進的依序反射光束，其中該等依序反射光束界定相應的橫向磁性（TM）模式光譜及橫向電氣（TE）模式光譜，每個模式光譜均具有該等測量波長中一個不同的測量波長；c)光電偵測器系統，被佈置為接收該等依序反射光束，並針對該等測量波長中的每一者偵測該TM模式光譜及該TE模式光譜以形成一組TM模式光譜及TE模式光譜；d)控制器，被配置為執行以下動作：a.處理該組TM模式光譜及TE模式光譜，以識別該組TM模式光譜及TE模式光譜中最佳的TM模式光譜及TE模式光譜以供提供對該至少一個基於應力的特性的最準確的估算；及b.使用該最佳的TM模式光譜及TE模式光譜來估算該至少一個基於應力的特性。

依據態樣(42)，提供了態樣(41)的棱鏡耦合系統，其中該光源系統包括光源設備，該光源設備可操作地支撐具有不同測量波長的多個發光構件。

依據態樣(43)，提供了態樣(42)的棱鏡耦合系統，其中該光源設備機械連接到運動控制系統，該運動控制系統移動該光源設備，使得該等發光構件在該輸入光路徑上依序發射該等不同測量波長的測量光。

依據態樣(44)，提供了態樣(43)的棱鏡耦合系統，其中該運動控制系統包括藉由驅動軸桿連接到該光源的線性致動器。

依據態樣(45)，提供了態樣(42)到前述態樣中的任一者的棱鏡耦合系統，其中該等依序發射的測量光束各自具有光學帶寬，且該棱鏡耦合系統進一步包括多個窄帶濾光器，其中該等濾光器被支撐在支撐框架中，使得該等多個發光構件中的該等發光構件中的每一者均與該等濾光器中的一者光學對準，以減少該等依序發射的測量光束的該光學帶寬。

依據態樣(46)，提供了態樣(41)的棱鏡耦合系統，其中該光源包括發射寬帶光的寬帶發光構件，且該棱鏡耦合系統進一步包括濾光器的陣列，每個濾光器均具有不同的中心波長，其中該等濾光器由可移動的支撐框架所支撐，使得該等濾光器可以依序安插到該寬帶光中以產生具有該等不同測量波長的該等順序測量光束。

依據態樣(47)，提供了態樣(46)的棱鏡耦合系統，其中該可移動支撐框架包括可旋轉的濾波器構件。

依據態樣(48)，提供了態樣(46)的棱鏡耦合系統，其中該可移動支撐框架可操作地附接到線性致動器，該線性致動器被配置為平移該支撐框架，以將該等濾光器依序安插到該寬帶光中。

依據態樣(49)，提供了態樣(41)到前述態樣中的任一者的棱鏡耦合系統，其中該等依序發射的測量光束各自具有小於10 nm的光學帶寬。

依據態樣(50)，提供了態樣(41)到前述態樣中的任一者的棱鏡耦合系統，其中該等不同測量波長由三個不同的測量波長組成。

依據態樣(51)，提供了態樣(41)到前述態樣中的任一者的棱鏡耦合系統，其中該等不同測量波長落在從350 nm到850 nm的波長範圍之內。

依據態樣(52)，提供了態樣(51)的棱鏡耦合系統，其中該等不同測量波長落在從540 nm到650 nm的波長範圍之內。

依據態樣(53)，提供了一種用於測量化學強化離子交換（IOX）的製品的應力特性的棱鏡耦合系統，該製品具有形成於玻璃基基板中且界定光學波導器的近表面尖峰區域及深部區域。該棱鏡耦合系統包括：a)耦合棱鏡，具有輸入表面、輸出表面、及耦合表面，且其中該耦合表面在基板上表面處與該波導器介接；b)光源系統，在輸入光路徑上依序發射寬帶光束，該寬帶光束通過該棱鏡的該輸入表面照射界面，藉此形成離開該耦合棱鏡的該輸出表面且在輸出光路徑上行進的反射光束，其中該反射光束界定橫向磁性（TM）模式光譜及橫向電氣（TE）模式光譜；c)濾光器系統，被配置為依序將具有不同窄帶波長透射的濾光器安插到該輸入光路徑或該輸出光路徑中的任一者中，以界定依序反射光束，每個依序反射光束均具有不同的測量波長；d)光電偵測器系統，被佈置為接收該等順序反射光束，並針對該等測量波長中的每一者偵測該TM模式光譜及該TE模式光譜以形成一組TM模式光譜及TE模式光譜；e)控制器，被配置為執行以下動作：a.識別該組TM模式光譜及TE模式光譜中最佳的TM模式光譜及TE模式光譜以供提供對該至少一個基於應力的特性的最準確的估算；及b.使用該最佳的TM模式光譜及TE模式光譜來估算該至少一個基於應力的特性。

依據態樣(54)，提供了態樣(53)的棱鏡耦合系統，其中該濾光器系統包括可移動濾波器構件，該可移動濾波器構件機械連接到配置為移動該可移動濾波器構件的驅動馬達。

依據態樣(55)，提供了態樣(54)的棱鏡耦合系統，進一步包括用於偵測該可移動濾波器構件的位置的偵測系統。

依據態樣(56)，提供了態樣(54)到前述請求項中的任一者的棱鏡耦合系統，其中該可移動濾波器構件包括可旋轉的濾波器輪。

依據態樣(57)，提供了態樣(53)到前述請求項中的任一者的棱鏡耦合系統，其中所述識別該最佳的TM模式光譜及TE模式光譜的步驟包括執行條紋計數以決定該條紋計數的整數部分及該條紋計數的分數部分，並基於落在選定範圍之內的該條紋計數的該分數部分來選定該TM模式光譜及該TE模式光譜。

依據態樣(58)，提供了態樣(53)到前述請求項中的任一者的棱鏡耦合系統，其中該等依序反射光束各自具有小於10 nm的波長帶。

依據態樣(59)，提供了態樣(53)到前述請求項中的任一者的棱鏡耦合系統，其中該等不同測量波長落在從350 nm到850 nm的波長範圍之內。

依據態樣(60)，提供了態樣(59)的棱鏡耦合系統，該等不同測量波長落在從540 nm到650 nm的波長範圍之內。

額外的特徵及優點被闡述在以下的實施方式中，且本領域中的技術人員將從本說明書來理解該等特徵及優點的一部分，或藉由實踐如本文的書面說明及請求項以及附圖中所描述的實施例來認識該等特徵及優點的一部分。要理解到，以上的概括說明及以下的實施方式兩者都僅是示例性的，且意欲提供概觀或架構以理解請求項的本質及特質。

現在詳細參照本揭示內容的各種實施例，該等實施例的實例被繪示在附圖中。盡可能在所有附圖中都使用了相同或類似的參考標號及符號來指稱相同的或類似的部件。附圖不一定是按照比例的，且本領域中的技術人員將辨識出附圖的何處已被簡化以繪示本揭示內容的關鍵態樣。

取決於論述的上下文，首字母縮寫詞IOX可以意指「離子交換」或「離子交換的」中的任一者。「IOX製品」意指使用至少一種IOX製程來形成的製品。因此，由DIOX製程所形成的製品在本文中稱為IOX製品，然而其也可以稱為DIOX製品。

術語「玻璃基」在本文中用來描述材料、製品、基質、基板等等，意指該材料、製品、基質、材料、基板等等可以包括玻璃或玻璃陶瓷中的任一者或由玻璃或玻璃陶瓷中的任一者組成。

IOX製品的壓縮應力分佈表示為CS(x)，且在本文中也簡稱為應力分佈。應力分佈的表面壓縮應力或僅「表面應力」表示為CS，且是壓縮應力分佈CS(x)在x=0時的值，即CS=CS(0)，其中x=0與IOX製品的表面對應。

壓縮深度DOC是從IOX製品的表面測量的進入IOX製品的x距離，到達該距離時，壓縮應力CS(x)或CS'(x)與零交叉。

膝部應力表示為CS_k ，且是尖峰區域（R1）與深部區域（R2）之間的膝部過渡點（深度D1）處的壓縮應力量，即CS(D1)=CS_k 。

尖峰區域R1相對於基板表面具有表示為D1及DOL_SP 的尖峰深度，其中後者也稱為尖峰層深。尖峰區域也稱為「近表面尖峰區域」以闡明與深部區域的區別。

深部區域R2具有深度D2，其也表示為整個IOX區域的總層深DOL_T 。

首字母縮寫詞FWHM意指「半高全寬（full-width half maximum）」。

術語「優選的測量窗口」及「擴展的測量窗口」是同義的。

縮寫µm代表微米(micron)或微米(micrometer)，其是10^-6 米。

縮寫nm代表奈米，其為10^-9 米。

如下文所闡述的請求項被合併到此實施方式中且構成此實施方式的一部分。

如本文中關於模式光譜的模式線或條紋所使用的術語「對比度」意指最小強度值與最大強度值之間的差異的度量，且可以包括強度的改變速率。對比度的一個示例度量C=(I_MAX –I_MIN )/(I_MAX +I_MIN )，其中I_MAX 及I_MIN 是最大強度值及最小強度值。也可以使用影像處理領域中所使用的其他對比度度量。

示例棱鏡耦合系統及測量方法例如描述在以下文獻中：於2016年12月8日公開的標題為「METHODS OF CHARACTERIZING ION-EXCHANGED CHEMICALLY STRENGTHENED GLASSES CONTAINING LITHIUM」的第2016/0356760號的美國申請案公開案（也公開為WO 2016/196748 A1）；於2018年2月20日公告的標題為「METHODS OF CHARACTERIZING ION-EXCHANGED CHEMICALLY STRENGTHENED GLASSES CONTAINING LITHIUM」的第9,897,574號的美國專利；及於2019年1月31日公開的第2019/0033144號的美國申請案公開案「METHODS OF IMPROVING THE MEASUREMENT OF KNEE STRESS IN ION-EXCHANGED CHEMICALLY STRENGTHENED GLASSES CONTAINING LITHIUM」；及於2017年1月3日公告的第9,534,981號的美國專利「Prism-coupling systems and methods for characterizing ion-exchange waveguides with large depth-of-layer」，上述文獻中的每一者的整體內容均以引用方式併入本文中。

於2020年8月4日公告的標題為「Prism-coupling Stress meter with Wide metrology process windoW」的第10,732,059號的美國專利的整體內容也以引用方式併入本文中。

IOX 製品

圖1A是示例IOX製品10的居高俯視圖。IOX製品10包括玻璃基基板20，其具有界定（頂）表面22的基質21，其中基質具有基本（本體）折射率n_s 及表面折射率n₀ 。圖1B是IOX製品10在x-y平面上所截取的特寫橫截面圖，且繪示跨表面22進行且在x方向上進行到基質21中以形成示例IOX製品的示例DIOX製程。

基板20在基質21中包括基板離子IS，其與第一離子I1及第二離子I2交換。可以使用已知技術依序地或並行地將第一離子I1及第二離子I2引入到基質21中。例如，第二離子I2可以是在引入第一離子I1之前經由KNO₃ 浴引入的用於強化的K⁺ 離子，第一離子可以是經由含AgNO₃ 的浴引入以在表面22附近添加防微生物性質的Ag⁺ 離子。圖1B中表示離子I1及I2的圓圈僅用於示意說明，且它們的相對尺寸不一定表示參與離子交換的實際離子的尺寸之間的任何實際關係。圖1C示意性地繪示形成IOX製品10的DIOX製程的結果，其中為了容易說明起見在圖1C中省略基板離子IS，且基板離子IS被理解為構成基質21。DIOX製程形成IOX區域24，該IOX區域包括近表面尖峰區域R1及深部區域R2，如下文解釋。IOX區域24界定光學波導器26。

此外，離子I1可能大量存在於區域R1及R2中（參照圖2，於下文介紹及論述），如同類型I2的離子一樣。即使利用單步驟離子交換製程，也可能觀察到兩個IOX區域R1及R2的形成，其中離子I1及I2的相對濃度有顯著差異。在一個實例中，使用在含有KNO₃ 與AgNO₃ 的混合物的浴中對含Na或含Li玻璃進行的離子交換，可能獲得具有很大濃度的Ag⁺ 及K⁺ 的尖峰區域R1及也具有很大濃度的Ag⁺ 及K⁺ 的深部區域R2，但與深部區域R2中相比，Ag⁺ 相對於K⁺ 的相對濃度可能在尖峰區域R1中明顯較大。

圖2是例如圖1C中所繪示的示例IOX製品10的示例折射率分佈n(x) 的表示，其示出與較淺的離子交換（離子I1）相關聯的尖峰區域R1，且該尖峰區域具有進入基質21的深度D1（或DOL_sp ）。深部區域R2與較深的離子交換（離子I2）相關聯且具有界定總層深（DOL_T ）的深度D2。在一個實例中，總DOL_T 為至少50 μm，且在一個實例中還可以高達150 μm或200 μm。如下文所述，尖峰區域R1與深部區域R2之間的過渡在折射率分佈n(x)中且也在對應的應力分佈CS(x)中界定了膝部KN。

實際上，可以在尖峰區域R1之前產生深部區域R2。尖峰區域R1緊鄰基板表面22，且相對陡峭及淺（例如，D1為幾微米），而深部區域R2較不陡峭且相對深地延伸到基板中到上述深度D2。在一個實例中，尖峰區域R1具有基板表面22處的最大折射率n ₀ 且急劇遞減到中間折射率n_i （其也可以稱為「膝部折射率」），而深部區域R2更漸進地從中間折射率遞減到基板（本體）折射率n_s 。這裡強調，其他的IOX製程可以造成陡峭且淺的近表面折射率改變，且在這裡以說明方式論述DIOX製程。

在一些實例中，依據下文所闡述的易碎性準則，IOX製品10易碎，而在其他的實例中，其不易碎。

棱鏡耦合 系統

圖3A是可以用來實現本文中所揭露的方法的態樣的示例棱鏡耦合系統28的示意圖。使用棱鏡耦合系統28的棱鏡耦合方法是非破壞性的。此特徵對於出於研究及開發的目的及為了在製造時進行品質控制而測量易碎的IOX製品而言特別有用。

棱鏡耦合系統28包括配置為可操作地支撐IOX製品10的支撐台30。棱鏡耦合系統28也包括耦合棱鏡40，該耦合棱鏡具有輸出表面42、耦合表面44、及輸出表面46。耦合棱鏡40具有折射率n_p ＞n₀ 。藉由使耦合棱鏡耦合表面44與表面22進行光學接觸，耦合棱鏡40與受測量的IOX製品10介接，藉此界定了界面50，該界面在一個實例中可以包括具有厚度TH的介接（或折射率匹配）流體52。在一個實例中，棱鏡耦合系統28包括介接流體供應器53，該介接流體供應器流體連接到界面50以向界面供應介接流體52。此配置也允許部署具有不同折射率的不同介接流體52。因此，在一個實例中，可以藉由操作介接流體供應器53以添加較高折射率或較低折射率的介接流體來改變介接流體52的折射率。在一個實例中，介接流體供應器53可操作地連接到控制器150且由該控制器所控制。

在一個示例性測量中，可以使用氣動地連接到界面50的真空系統56藉由改變界面處的真空量來控制厚度TH。在一個實例中，真空系統可操作地連接到控制器150且由該控制器所控制。

棱鏡耦合系統28包括輸入光軸線A1及輸出光軸線A2，該等光軸線分別穿過耦合棱鏡40的輸入表面42及輸出表面46以在計及棱鏡/空氣界面處的折射之後在界面50處大致收歛。

棱鏡耦合系統28沿著輸入光軸線A1依序包括光源系統60，該光源系統在沿著輸入光軸線A1的大致方向上發射測量光62。測量光62具有測量波長λ，其可以在棱鏡耦合系統28的操作期間依序改變以產生具有不同測量波長λ的順序輸入（測量）光束62B1、62B2、...。下文更詳細地描述可以用來依序改變測量波長λ的光源系統60的示例配置。注意，輸入光軸線A1在光源系統60與耦合棱鏡40之間行進。使用包括聚焦透鏡82的聚焦光學系統80來使測量光聚焦以形成聚焦的測量光62F。

棱鏡耦合系統28也從耦合棱鏡40沿著輸出光軸線A2依序包括收集光學系統90、TM/TE偏振器100、及光電偵測器系統130，該收集光學系統具有焦平面92及焦距f且如下文解釋地接收反射光62R。在一個實例中，如下文更詳細地解釋的，反射光62R包括依序反射的光束62R1、62R2、...，每個反射光束均具有不同的測量波長。棱鏡耦合系統28的在耦合棱鏡40的下游（由測量光62的行進方向所界定）的部分稱為系統的偵測器側。

輸入光軸線A1界定光源系統60與耦合表面44之間的輸入光路徑OP1的中心。輸入光軸線A1也相對於受測量的IOX製品10的表面22界定耦合角θ。

輸出光軸線A2界定耦合表面44與光電偵測器系統130之間的輸出光路徑OP2的中心。注意，由於折射，輸入光軸線A1及輸出光軸線A2可能分別在輸入表面42及輸出表面46處彎曲。它們也可以藉由將反射鏡（未示出）安插到輸入光路徑OP1及/或輸出光路徑OP2中而被分解成子路徑。

在一個實例中，光電偵測器系統130包括偵測器（攝影機）110及訊框擷取器120。在下文所論述的其他實施例中，光電偵測器系統130包括CMOS或CCD攝影機。圖3B是TM/TE偏振器100及光電偵測器系統130的偵測器110的特寫居高俯視圖。在一個實例中，TM/TE偏振器包括TM區段100TM及TE區段100TE。光電偵測器系統130包括光敏表面112。

光敏表面112位於收集光學系統90的焦平面92上，其中光敏表面與輸出光軸線A2大致垂直。這用來將離開耦合棱鏡輸出表面46的反射光62R的角度分佈在偵測器110的感測器平面處轉換成光的橫向空間分佈。在一個示例實施例中，光敏表面112包括像素，即偵測器110是數位偵測器，例如數位攝影機。

如圖3B中所示地將光敏表面112分成TE區段112TE及TM區段112TM允許同時記錄角度反射光譜（模式光譜）113的數位影像，該光譜包括反射光62R的TE偏振及TM偏振的個別的TE模式光譜113TE及TM模式光譜113TM。此種同時偵測消除了測量雜訊源，考慮到系統參數可能隨時間漂移，該測量雜訊源可能由在不同時間進行TE及TM測量造成。

圖3C是由光電偵測器系統130所捕捉的模式光譜113的示意表示。模式光譜113具有與引導模式相關聯的全內反射（TIR）區段115及與輻射模式及洩漏模式相關聯的非TIR區段117。TIR區段115與非TIR區段117之間的過渡116界定臨界角且稱為臨界角過渡116，且對於TM模式光譜113TM而言被表示為116TM，而對於TE模式光譜而言則被表示為116TE。TM模式光譜113TM及TE模式光譜113TE的臨界角過渡116TM及116TE的開始位置的差異與膝部應力CS_k 成比例，且此比例在圖3C中由「~CS_k 」所指示。

TM模式光譜113TM包括模式線或條紋115TM，而TE模式光譜113TE則包括模式線或條紋115TE。取決於棱鏡耦合系統28的配置，模式線或條紋115TM及115TE可以是明亮線或深色線中的任一者。在圖3C中，為了容易說明起見，將模式線或條紋115TM及115TE示為深色線。在以下論述中，將術語「條紋」用作更正式的術語「模式線」的簡稱。

基於模式光譜113中的TM條紋115TM及TE條紋115TE的位置的差異來計算應力特性。需要TM模式光譜113TM的至少兩個條紋115TM及TE模式光譜113TE的至少兩個條紋115TE來計算表面應力CS。需要額外的條紋來計算應力分佈CS(x)。也需要TM條紋115TM及TE條紋115TE來具有合適的對比度，使得可以準確地決定它們的位置。

再次參照圖3A，棱鏡耦合系統28包括控制器150，該控制器被配置為控制棱鏡耦合系統的操作。控制器150也被配置為從光電偵測器系統130接收及處理代表捕捉（偵測）到的TE和TM模式光譜影像的影像訊號SI。控制器150包括處理器152及記憶單元（「記憶體」）154。控制器150可以經由光源控制訊號SL控制光源系統60的啟動及操作，且接收及處理來自光電偵測器系統130（如所示，例如來自訊框擷取器120）的影像訊號SI。控制器150可程式化（例如，程式化為具有實施在非暫時性電腦可讀取媒體中的指令）以執行本文中所述的功能，包括操作棱鏡耦合系統28及對影像訊號SI進行上述的訊號處理以得出IOX製品10的上述應力特性中的一或更多者的測量值。

示例光源系統

A. 可平移光源設備

圖4A是第一示例光源系統60的示意圖。光源系統60包括支撐基部200，其具有支撐導軌210的頂面202。導軌210可移動地支撐導軌支座212，該等導軌支座在一個實例中沿著導軌滑動。導軌支座212可操作地支撐光源設備220。光源設備220包括具有頂面232的支撐基板230。支撐基板230可以包括電線、電路系統、及其他的電子元件（未示出）。在一個實例中，支撐基板230可以包括印刷電路板（PCB）。支撐基板230在其頂面232上支撐複數個發光構件61，圖4B的特寫側視圖中示出了一個示例發光構件及相關聯的元件。

三個示例發光構件61示於圖4A中且表示為61a、61b、及61c，且各自發射分別具有不同測量波長λ（例如，λ_a 、λ_b 、及λ_c ）的測量光62。在一個實例中，發光構件61包括發光二極體（LED）或雷射二極體。三個示例測量波長λ_a 、λ_b 、及λ_c 可以分別包括540 nm、595 nm、及650 nm。在一個實例中，測量波長λ落在從350 nm到850 nm的波長範圍或更狹窄的從540 nm到650 nm的波長範圍之內。在一個實例中，測量波長是相對狹窄的波長帶的中心波長。圖4A示出聚焦光學系統80的示例聚焦透鏡82，該聚焦透鏡用來接收測量光62並形成聚焦的測量光62F。

在所示的實例中，每個發光構件61均被包覆在半透明的外殼63（例如，外殼63a、63b、及63c）內，該外殼在一個實例中可以充當透鏡。每個發光構件61均具有中心軸線AE，其中發光構件61a、61b、及61c的軸線分別表示為AEa、AEb、及AEc。注意，藉由實例的方式示出了三個發光構件61，且可以使用更少的（即兩個）發光構件61，或者可以使用多於三個的發光構件。

光源系統60也可以包括二或更多個濾光器66的陣列，該等濾光器分別可操作地設置在發光構件61附近。圖4A示出三個濾光器66a、66b、及66c，其分別沿著相應的軸線AEa、AEb、及AEc可操作地設置在發光構件61a、61b、及61c附近。在一個實例中，濾光器66由支撐框架240所支撐，該支撐框架附接到支撐基板的頂面232。每個濾光器66a、66b、及66c分別具有用波長λ_a 、λ_b 、及λ_c 為中心的相對狹窄的帶通。濾光器66的波長帶通比對應的發光構件61的波長帶寬更狹窄。對於測量光62而言，具有狹窄的波長帶分別允許更尖銳的TM條紋115TM及TE條紋115TE（參照圖3C）。

圖4C是示例光源設備220的俯視圖，其示出佈置成一直線的三個發光構件61a、61b、及61c。在每個發光構件61均發射獨特的測量波長λ的此配置中，給定的發光構件（例如，如所示的發光構件61b）可以用輸入光軸線A1為中心，即給定發光構件的中心軸線AE可以與輸入光軸線A1同軸。

圖4D與圖4C類似，且示出光源設備220的示例配置，該光源設備具有一對發光構件61a、一對發光構件61b、及一對發光構件61c，其中這些對的發光構件與對應對的濾光器66a、66b、及66c對準。在此配置中，給定對的發光構件61可以用輸入光軸線A1為中心，藉由實例的方式，該輸入光軸線在圖4D中示為位於該對發光構件61b之間。也考慮了光源設備220的其他配置，例如分別具有三角形佈置、方形佈置等等的三或更多個發光構件61的佈置。

再次參照圖4A，光源設備220機械連接到運動控制系統250。在所示的實例中，運動控制系統包括線性致動器251及驅動軸桿252。如本領域中已知的，可以採用其他的示例運動控制系統250。藉由實例的方式且為了容易論述起見，下面的論述的部分指涉線性致動器251及驅動軸桿252。

運動控制系統250可以電連接到控制器150，該控制器可以經由致動器控制訊號SA控制線性致動器以相對於輸入光軸線A1來回（例如，在與該輸入光軸線垂直的方向上）移動光源設備220。此種側向移動可以用來將發光構件61a、61b、或61c中選定的一個發光構件定位（平移）為與輸入光軸線A1同軸或用其他方式對準，如圖4C及圖4D的實例中所繪示。

圖4E及圖4F與圖4A類似，且示出處於由線性致動器251所建立的兩個不同側向位置的光源設備220，其中不同的側向位置具有與輸入光軸線A1對準的不同的發光構件61及其對應的濾光器66。

在圖4A中的光源60依序產生具有不同波長的測量光束62B1、62B2、...時，反射光62包括依序反射光束62R1、62R2、...，每個依序反射光束均具有不同的波長（例如，中心波長）。這些依序反射光束由收集光學系統90所收集且在偵測器110處被偵測以數位地捕捉TM和TE模式光譜113，依序反射光束中的每一者均與一個TM和TE模式光譜對應，且因此測量波長中的每一者均與一個TM和TE模式光譜對應（參照圖3A）。

B. 具有可平移濾波器的寬帶發光構件

圖5A與圖4A類似，且示出光源系統60的實例，其中光源設備220具有單個寬帶發光構件61，寬帶發光構件具有與輸入光軸線A1同軸的中心軸線AE。複數個濾光器66（例如，66a、66b、66c、...）被支撐在支撐框架240的頂部區段241中。圖5B是支撐在支撐框架240的頂部區段241中的濾光器66a、66b、及66b的俯視圖。發光構件61以虛線示為位於中心濾光器66b正下方。在一個實例中，取決於在測量光62中需要多少強度，也可以使用多個寬帶發光構件61。可以緊密圍繞輸入光軸線A1佈置多個寬帶發光構件61，使得它們共同操作為單個大型寬帶同軸發光器。圖式中所示的單個寬帶發光構件61是示意性的，且在一個實例中代表多個、緊密佈置的寬帶發光器（例如參照下文所論述的圖6A）。

支撐框架240的頂部區段241具有頂面242、近端243、及遠端244。頂面242包括至少一個引導特徵245，例如一對導軌或引導凹槽，如可以從圖5B中最佳地看出的。支撐框架240也包括支撐壁246，該支撐壁包括至少一個引導特徵247，該至少一個引導特徵與頂部區段的頂面的該至少一個引導特徵245互補，使得頂部區段可以被支撐壁可滑動地接合且用受引導的方式側向移動。

頂部區段241的近端243被運動控制系統250（例如，線性致動器251的驅動軸桿252）可操作地接合，以驅動頂部區段241的側向移動。圖5C與圖5B類似，且示出頂部區段241，該頂部區段偏移到左側，使得現在發光構件61位於濾光器66c正下方。因此，可以使用運動控制系統250來控制（例如，經由控制器15控制）頂部區段241側向移動到濾波器66中選定的一個濾波器的位置，以與發光構件61成一直線以界定測量光62的選定波長λ_a 、λ_b 、λ_c 等等。頂部區段241的側向位置容易被運動控制系統250及/或控制器150追蹤，使得給定的濾光器66可以準確地與發光構件61對準。

C. 具有可旋轉濾波器的發光構件

圖6A與圖5A類似，且繪示光源系統60的實例，其中濾光器66被支撐在可旋轉支撐框架240中。圖6B是示例可旋轉支撐框架240的俯視圖。支撐框架240包括具有旋轉軸線AR的中心區段260及支撐多個濾光器66（例如，藉由實例的方式示出的66a到66d）的外部區段262。在一個實例中，外部區段262具有周邊266且是環形的，且濾光器66均勻地分佈在環形外部區段上方。圖6C與圖6B類似，且繪示具有非圓形或偏心的形狀的支撐框架240的另一個實施例。圖6A的特寫插圖I1及I2示出僅包括單個發光器61E及包括多個發光器61E的發光構件61的實例。

光源系統61包括驅動馬達300，該驅動馬達具有驅動軸桿302，該驅動軸桿可操作地附接到中心區段260，使得支撐框架240可以圍繞旋轉軸線AR旋轉。在一個實例中，驅動馬達300被配置為步進地（例如，用角度增量）旋轉支撐框架240以定位濾光器66中選定的一個濾光器，使得該濾光器位於寬帶發光構件61正上方（即位於輸入光路徑OP1中）。在一個實例中，驅動馬達300連接到控制器150且由該控制器所控制。因此，支撐框架240及支撐的濾光器66構成濾波器構件320。在一個實例中，濾波器構件包括濾波器輪。濾波器構件320、驅動馬達300、及在支撐框架240的中心區段260處可操作地連接到濾波器構件的驅動軸桿302構成濾光器系統350。

B. 收集光學系統中的濾光器系統

圖7A是示意圖，其繪示棱鏡耦合系統28的示例配置，其中濾光器系統350佈置在棱鏡耦合系統28的偵測側上（參照圖3A）而不是佈置在光源側上。濾光器系統350被佈置為使得濾光器66可以可操作地設置在輸出耦合路徑OP2中以對反射光62R進行波長過濾以形成順序窄帶反射光束62R1、62R2、...。

在圖7A的實例中，濾光器系統350可以位於收集光學系統90與耦合棱鏡40之間的輸出耦合路徑OP2中的任何地方。在一些實例中，可以有利的是，將濾光器系統安置在收集光學系統90附近，例如，如所示的收集光學系統的收集透鏡L1附近。

圖7B與圖7A類似，且繪示濾光器系統350被佈置為使得濾波器構件320至少部分地位於收集光學系統90內（例如，收集光學系統的第一透鏡L1與第二透鏡L2之間）的實例。在此配置中，反射光62R實質上被第一透鏡L1準直。這允許反射光62R在形成順序窄帶反射光束62R1、62R2、...時用實質法向入射穿過給定的濾光器66（例如，如所示的66a）。

在一個實例中，也可以將TM/TE偏振器100定位在收集光學系統90內，使得實質準直的反射光62R也可以用實質法向入射穿過TM/TE偏振器。第二透鏡L2可以用作將過濾波長的反射測量光（即順序窄帶反射光束62R1、62R2、...）引導到偵測器110的聚焦透鏡。

圖7C與圖7B類似，且繪示驅動馬達300的驅動軸桿302連接到第一齒輪401的實例。第一齒輪401與第二齒輪402可操作地接合，該第二齒輪圍繞支撐框架240的外部區段262的周邊266的至少一部分運行。驅動軸桿320的旋轉會旋轉第一齒輪401，這轉而旋轉第二齒輪402，這轉而又旋轉濾波器構件302。與在其他的實施例中一樣，濾波器構件320被旋轉為將選定的濾波器66安置在輸出耦合路徑OP2中，以過濾反射光62R並形成順序窄帶反射光束62R1、62R2等等。

在一個實例中，將參考特徵270包括在引導構件320上。參考特徵270的位置可以被偵測系統420偵測到。在一個實例中，參考特徵270可以是凸部或凹部，且偵測系統420可以是距離感測器，該距離感測器感測與濾波器構件320的距離，且其中該距離藉由凸部或凹部來改變。在另一個實例中，參考特徵270可以是反射構件、條碼、或類似的標記，而偵測系統420則可以是掃描器或機器視覺系統等等。偵測系統420及驅動馬達300可以可操作地連接到控制器150。偵測系統420可以向控制器150提供偵測訊號SD，該偵測訊號代表濾波器構件320的旋轉位置且因此代表濾波器66相對於輸出光路徑OP2的相對位置。控制器150也可以向驅動馬達300發送馬達控制訊號SM以使得驅動馬達將濾波器構件320安置在選定的旋轉位置中，例如，使得濾波器66中選定的一個濾波器安置在輸出耦合路徑OP2中。

使用不同的測量波長來測量 IOX 製品

對IOX製品10的應力特性的正確測量常規上需要，棱鏡耦合系統28將聚焦的測量光62F從光源60（藉由聚焦光學系統80）耦合到由IOX波導器26所支援的足夠數量的引導模式中，使得即使不是全部，尖峰區域R1以及深部區域R2中的折射率分佈的大部分也被取樣為使得測量到的模式光譜113完整且準確（即包括關於整個IOX區域24而不是只有一部分的IOX區域的資訊）。

在與尖峰區域R1相關聯的引導模式或洩漏模式具有接近臨界角的有效折射率時，決定模式光譜113中的臨界角過渡116的精確位置可能是有問題的。這是因為，強度分佈中的最大斜率的通常位置可能與跟尖峰深度D1處（即在由尖峰區域與深部區域R2之間的過渡所形成的膝部KN處（參照圖2））的實際有效折射率略有不同的有效折射率對應。

如上所述，由有效折射率光譜中鄰近的引導模式或洩漏模式所造成的共振可能導致與膝部KN處的折射率對應的有效折射率附近的強度分佈的形狀的顯著改變。也如上所述，這可能使對TE條紋115TE及TM條紋115TM的分數數量的計算大大失真，且因此使對尖峰深度D1的計算及因此膝部應力CS_k 的計算大大失真。這對於使用Na⁺ 及K⁺ 離子經歷DIOX製程以形成IOX製品10的Li基玻璃基板20而言尤其如此。

在將棱鏡耦合測量用於IOX製品10的品質控制時，上述計算失真施加了嚴格的限制，因為對膝部應力CS_k 的準確估算僅在範圍狹窄的條件（即狹窄的測量製程窗口）下才可能發生，在該等條件下，臨界角強度過渡116（參照圖3C）對於TM偏振及TE偏振而言均不受干擾。

本文中所揭露的系統及方法允許使用不同的測量波長λ來對IOX製品10進行測量，以獲得具有合適對比度的TM模式光譜113TM及TE模式光譜113TE以供執行對IOX製品的應力特性的準確測量。這包括依序改變測量波長λ，使得不同的測量波長可以依序耦合到IOX製品10的波導器26中，以針對優選的測量窗口獲得TM模式光譜113TM及TE模式光譜113TE。

在該方法的第一步驟中，將IOX製品10裝載到棱鏡耦合系統28中，並如上所述地針對第一測量波長λ收集第一模式光譜113。

在該方法的第二步驟中，處理第一TM光譜113TM及第一TE光譜113TE以獲得TM強度訊號及TE強度訊號與由光電偵測器系統130的光敏表面112所捕捉的相應條紋115TM及115TE的位置的關係。這等同於強度與耦合角θ的關係，其也等同於強度與有效折射率n_eff 的關係，因為在光敏表面112上的位置、耦合角θ、與在由IOX製品10中的IOX區域24所界定的波導器26中傳播的引導光學模式的有效折射率n_eff 之間存在一對一的關係。

在第三步驟中，使用來自第二步驟的強度與位置的關係用於確定第一TM模式光譜113TM及第一TE模式光譜113TE是否是在棱鏡耦合系統28的優選測量窗口中獲得的（或位於該優選測量窗口中）。在一個實例中，這包括決定TM模式光譜113TM及TE模式光譜113TE的全（實數）模式計數或條紋計數的分數部分。全模式計數包括與特定偏振（TM或TE）的引導模式的數量相等的整數部分，該整數部分與在測量波長下發生在相應模式光譜113TM或113TE的TIR區段117中的條紋115TM或115TE的數量相同。TM條紋115TM的數量為N_TM ，而TE條紋115TE的數量則為N_TE 。

本文中所揭露的方法的一個態樣涉及決定TE模式光譜113TE及TM模式光譜113TM的模式的數量（模式數量）的分數部分FP。圖8是與圖3C類似的示例模式光譜113的一部分的示意圖，且繪示可以如何決定TE模式光譜113TE及TM模式光譜113TM的模式數量的分數部分FP。

在一個實例中，藉由比較具有最低有效折射率n_eff 的最後一個引導模式與跟臨界角過渡116對應的有效折射率n_eff 之間的距離來決定模式數量的分數部分FP。對於超出臨界角的耦合角θ而言，只有一部分的入射光62F會反射而形成反射光62R，其中入射光的未反射部分作為洩漏模式或輻射模式穿透IOX製品10比尖峰深度D1實質更深。

與臨界角對應的有效折射率n_eff 稱為「臨界折射率」，且表示為n_crit 。在一些情況下，臨界折射率n_crit 可以等於基板折射率n_s 。例如，在IOX製品10由在含有Na⁺ （例如，NaNO₃ ）的浴中化學強化的含Li玻璃基板20所形成時，此情況可能發生。

最後一個引導模式與臨界角n_crit 之間的距離與最後一個引導模式的折射率與臨界折射率之間的有效折射率差異∆n_f 對應，該差異由下式所給定：

其中

是特定偏振（TM或TE）的所有引導模式的有效折射率中最小的有效折射率，而

則是同一偏振的臨界折射率。

藉由檢查最後一個引導模式115TE或115TM與臨界折射率

之間的空間來找出模式計數（即條紋數量）N_TM 或N_TE 的分數部分FP。在一些實施例中，藉由通過外推有效折射率對模式計數的相依性將

與到下一個模式的預期間隔進行比較來決定TM模式計數或TM模式計數的分數部分。在一些實施例中，可以根據整數引導模式來獲得有效折射率n_eff 對模式計數的相依性的擬合。然後對該擬合進行外推，且從模式計數N_TM 或N_TE 的值向臨界角

分配模式數量，在該值處，外推函數等於測量到的

。可以直接使用給定模式光譜113TM或113TE中的條紋115TM或115TE的位置與條紋數量的關係、或角度光譜中的角度與條紋數量的關係來執行此同一程序。

繼續參照圖8，一個決定條紋計數的分數部分FP的方法是考慮會是給定模式光譜中的下一個條紋的虛擬條紋118，但計及臨界角過渡116截止虛擬條紋的事實。這可以藉由基於現有的條紋間隔進行外推來完成。從最後一個條紋115TE或115TM到對應的虛擬條紋118的距離是DVF，使得模式（條紋）計數的分數部分FP是FP=∆n_f /DVF，注意，對於TM模式光譜113TM及TE模式光譜113TE而言，∆n_f 及DVF可以不同。

另一個決定條紋計數的分數部分FP的方法是在僅存在兩個或三個模式時。在此情況下，也如圖3E中所示，可以藉由最靠近TIR-PIR過渡的兩個模式之間的間隔MS來對距離DVF求近似。

在一個實例中，在優選的測量窗口內，條紋計數N_TM 或N_TE 的分數部分FP是在選定的範圍內。在一個實例中，條紋計數的分數部分FP的範圍為0.1到0.85。在另一個實例中，條紋計數的分數部分FP可以大於0.15。在另一個實例中，條紋計數的分數部分FP可以小於0.8（例如，小於0.75或小於0.70）。因此，FP的示例範圍包括0.15及0.75或0.15及0.70。

在一個實例中，可以將具有落在上文所闡述的示例FP範圍中的至少一者之內的分數部分FP的TM模式光譜113TM及TE模式光譜113TE視為來自在不同波長下截取的一組TM模式光譜及TE模式光譜的「最佳」的TM模式光譜及TE模式光譜。在另一個實例中，將具有最大條紋對比度的TM模式光譜113TM及TE模式光譜113TE視為來自在不同波長下截取的一組TM模式光譜及TE模式光譜的「最佳」的TM模式光譜及TE模式光譜。在一個實例中，來自在不同波長下截取的一組TM模式光譜及TE模式光譜的最佳的TM模式光譜及TE模式光譜具有最大的條紋對比度且具有上述FP範圍中的一者內的分數部分。若多對TM模式光譜113TM及TE模式光譜113TE落在選定的FP範圍之內，則在一個實例中，選定其模式（條紋）最不受到臨界角過渡116TM及116TE的影響（即最低失真）的TM模式光譜及TE模式光譜。下文論述構成模式（條紋）最不受到對應臨界過渡的影響的條件的各種選定準則。

若TM模式光譜113M及TE模式光譜113TE中的至少一者的分數部分FP是在選定範圍之外，則將棱鏡耦合系統28設定到不同的測量條件，該測量條件使得條紋計數的分數部分FP位於選定範圍內，這轉而允許用較佳的準確度決定IOX製品10的至少一個應力參數。

在另一個實例中，在優選的測量窗口內，可以不存在靠近臨界折射率n_crit 到足以實質變更臨界角過渡116的形狀（強度分佈）的引導模式或洩漏模式。這是因為，使用臨界角過渡116的最大強度斜率的位置來決定IOX製品10的應力相關的參數。不利地影響捕捉到的棱鏡耦合光譜中的臨界角強度過渡的引導模式或洩漏模式共振在本文中稱為干擾共振（offending resonance）或干擾模式（offending mode）。

如本文中所利用的，若光學傳播模式的有效折射率高於臨界折射率，則將該光學傳播模式稱為「引導的」或「束縛的」。如本文中所利用的，若光學傳播模式的有效折射率低於臨界折射率，則將該光學傳播模式稱為「洩漏的」。洩漏模式在其有效折射率相對接近臨界折射率時產生透射共振，特別是在其實質上較接近最後兩個引導模式（即對於特定的偏振而言具有最低有效折射率的兩個引導模式）的模式間隔時。

如本文中所利用的，「透射共振」指的是給定模式光譜113TM或113TE的強度的凹下，在該凹下處，對於

而言，強度在正常情況下會隨著有效折射率減少而單調地減少。在模式光譜的凹下變得非常接近臨界角過渡116時，最大斜率的位置朝向略大的有效折射率偏移，該有效折射率與尖峰區域R1的底部附近的最低材料折射率對應。

用類似的方式，由於模式的耦合共振的寬度非零，有效折射率僅略大於臨界折射率的引導模式可能使得臨界角過渡116附近的強度改變。非零寬度可能是幾個因素的結果，包括耦合強度、棱鏡耦合系統28中的光學系統的解析度、及由測量區域中的IOX製品10的翹曲所造成的像差。

在上述情況中的每一者下，在對應共振（束縛模式或洩漏模式共振）的位置是在相對於臨界角的一定距離內時，測量到的模式光譜113TM或113TE中的臨界角的表觀位置均明顯偏移，該距離在有效折射率的方面與共振的寬度大約相同或更小。

因此，在引導模式是在引導模式共振的寬度的0.5 FWHM內（例如，0.6 FWHM或0.7 FWHM）時，可以將測量到的模式光譜113TM或113TE視為在優選測量窗口外部。類似地，在洩漏模式的最低強度點是在洩漏模式共振的寬度的0.5 FWHM內（例如，0.6 FWHM或0.7 FWHM內）時，將測量到的模式光譜113TM或113TE視為在優選測量窗口外部。

在洩漏模式共振距離臨界折射率n_crit 較遠時，共振是寬且不對稱的，且要在工業測量條件下測量及界定其FWHM可能有挑戰性。因此，在一些實施例中，可以使用不同的準則來識別給定的洩漏模式是否會不利地影響臨界角過渡116。在一個此類方法中，考慮洩漏模式的最低強度點（凹下位置）與臨界角過渡116的表觀位置之間的距離。

在洩漏模式凹下位置與過渡的表觀位置之間的距離小於從表觀臨界角過渡到最接近的引導模式位置的距離的0.2倍、或小於從表觀臨界角過渡到最接近的引導模式位置的距離的0.3、0.4、或0.5倍時，可以將測量到的模式光譜113TM或113TE視為在優選測量窗口內。此距離的選擇至少部分地取決於尖峰區域R1的形狀，且可以基於來自在多個IOX製品10上收集到的資料的經驗證據來選擇。

在另一個實例中，決定TM模式光譜113TM及TE模式光譜113TE是否都在優選測量窗口內的步驟是基於最接近的模式（條紋）的強度分佈的二階導數與臨界折射率之間的關係，及此最接近的模式與臨界角過渡116的表觀位置之間的距離。定性地，同一方法適用於針對束縛模式及洩漏模式分析此關係，除了束縛模式的決策閾值不需要與洩漏模式相同以外。

在一些實施例中，將干擾模式與表觀臨界角過渡116之間的距離與數值因子除以模式位置處的光強度的二階導數的平方根進行比較。這是基於以下觀察：單位峰值的共振峰的許多鐘形強度分佈的半高全寬（FWHM）與共振的位置處（強度凹下的最小值處或強度峰的最大值處）的強度的二階導數的平方根的倒數成比例。

例如，對於單位峰值的洛倫茲式而言，FWHM為約

，對於單位峰值的高斯式而言，其為約

，而對於雙曲正割而言，其則為約

，其中

代表強度相對於光譜的水平變數（例如，位置、角度、有效折射率、或點數）的二階導數。在許多情況下，若過渡與鄰近模式之間的距離大於鄰近模式的共振的FWHM寬度的約1.8倍，則臨界角過渡116的表觀位置實質上不受鄰近（最接近）模式的影響。

在一些實施例中，對於相同的偏振狀態而言，在鄰近模式的位置與（表觀）臨界角過渡116之間的距離小於鄰近模式的耦合共振的FWHM寬度的1.8倍時，將測量到的模式光譜113TM或113TE視為在優選測量窗口外部。

在一些實施例中，若它是在小於所述鄰近模式的耦合共振的FWHM寬度的1.5倍（例如，小於所述鄰近模式的耦合共振的FWHM寬度的1.2、1、0.8、0.6、或0.5倍）內，則將測量到的模式光譜113TM或113TE視為在優選測量窗口外部。

決定測量到的模式光譜113TM或113TE是在優選測量窗口內部還是外部的優選閾值比率可以基於對給定應力參數（例如，膝部應力CS_k ）的測量的高精確度的重要性與具有寬闊的測量窗口的重要性之間的取捨。測量準確度的重要性越大，則最小可接受間隔與FWHM的比率越大，反之亦然。

此外，在與給定模式對應的強度分佈的形狀被洛倫茲曲線很好地描述的情況下，該比率的優選閾值可以較高，例如在0.8到1.8的範圍中。在給定模式被高斯曲線很好地描述的情況下，比率的優選閾值可以較低，例如在0.5到1.2的範圍中。

基於上述考量，在臨界角過渡116的表觀位置與鄰近干擾模式之間的距離小於或等於約

時，將測量到的模式光譜133TM或113TE視為在優選測量窗口外部。這是相對嚴格的準則，用來確保臨界角過渡116的表觀位置的偏移最多也可以忽略不計。在不同的線形狀以及所論述的應力參數（例如，膝部應力CS_k ）的目標準確度與優選測量窗口的寬度之間的優選取捨的各種情況下，可以選擇較不嚴格的間隔閾值。例如，間隔可以小於或等於8.5的因子（例如小於或等於6.8、5.7、4.5、3.4、或2.8的因子）乘以

。

並且，在鄰近模式共振的形狀遠離洛倫茲且更接近高斯，且測量窗口的最大化寬度較優先的一些情況下，模式與表觀過渡位置116之間的間隔的優先閾值可以小於或等於2.4（例如小於或等於1.9、1.4、或1.2）乘以

。

可以藉由以下步驟來找出鄰近模式的位置處的二階導數：藉由低通濾波來將訊號平滑化，數位地找出一階導數並藉由低通濾波將其平滑化，然後數位地找出二階導數、將其平滑化、並截取模式共振的位置處的值。在一些實施例中，可以藉由以下步驟來找出二階導數：將拋物線（二階多項式）擬合於最緊鄰模式位置的訊號，及截取擬合拋物線的二階導數以用作表示模式的耦合共振的二階導數。用於找出二階導數的此類方法在本領域中是已知的。

並且，在一些實施例中，將模式共振（引導模式或洩漏模式）附近的強度分佈標準化，使得最小強度與0對應且最大強度與1對應，反之亦然。在與引導模式或洩漏模式的最大共振耦合與反射強度的局部最小值對應的反射模式光譜的一個實例中，可以從整個強度分佈減去反射強度凹下的底部處的最小強度，使得第二強度分佈在0處具有最小值。然後，將第二強度分佈乘以縮放因子，使得局部最小值附近的最大值等於1。這提供了具有從0到1的範圍的縮放的標準化的強度分佈。然後，在標準化程序之後，可以計算二階導數。

若發現，測量到的TM模式光譜113TM及TE模式光譜113TE均在優選測量窗口中，則可以使用這些模式光譜來決定膝部應力CS_K 及相關的參數（例如，尖峰深度D1、層深DOL等等）。並且，若發現TM模式光譜113TM是在優選測量窗口內，則僅在決定是否使用相同的TM模式光譜及同時測量到的相關聯的TE光譜113TE決定膝部應力CS_k 之前，可以選擇該TM模式光譜來基於TM條紋計數計算層深DOL。

若發現測量到的TM模式光譜113TM或TE模式光譜113TE中的一者位於優選測量窗口外部，則考慮另一對（第二對）TM模式光譜113TM或TE模式光譜113TE。可以在決定第一TE光譜及第一TE光譜中的該至少一者不在優選測量窗口內部之後收集第二對模式光譜113TM及113TE。或者，可以使用設定到與獲得第一對模式光譜時所使用的測量條件不同的測量條件的棱鏡耦合系統28來事先收集第二對模式光譜113TM及113TE。

在一個實例中，將棱鏡耦合系統28的光源系統60調整為使得對於第二測量而言，光62具有與第一測量不同的波長。可以將第二波長選擇為提供優選測量窗口的連續性，使得對於第一波長而言勉強落在優選測量窗口外部的IOX製品10對於具有不同波長的第二光譜而言落在優選測量窗口內部。

例如，考慮由含Li鋁矽酸鹽玻璃基基板20所形成且具有使用K⁺ IOX製程來形成的尖峰區域R1的IOX製品。測量到的模式光譜113TM或113TE在590 nm的第一測量波長下具有約2.1與約3個條紋之間的全模式計數。計算出的表面壓縮應力是500到900 MPa的範圍。

此特定的示例IOX製品10可以受益於使用第二波長來進行的模式光譜113TM及113TE的第二測量，該第二波長比第一波長長達約1%與15%之間，以將條紋計數範圍偏移到具有2.3到2.7的全模式計數的範圍的優選製程（測量）窗口內部。

類似地，在測量到的模式光譜113TM或113TE產生恰好小於優選測量窗口的下端的模式計數時（對於當前的情況而言，是在條紋計數落在1.75-2.1個條紋的範圍中時），則取決於模式條紋計數落在優選測量窗口外部有多遠，可以使第二波長相對短達約1%與25%之間。

可以藉由作出更大的波長偏移（例如達18%、25%、或30%）來使用優選測量窗口的更明顯的偏移。可以使用較大的測量波長偏移，來藉由組合兩個不同測量波長的測量窗口建立較大的測量窗口。

在一個實例中，避免在尖峰需要介於兩個相鄰測量波長之間的波長落在優選測量窗口內部的狀況。在一個實例中，對於具有線性形狀且表面折射率增量

大於基本折射率

的尖峰而言，條紋計數N、測量波長

、與尖峰深度D1或DOL_sp 之間的關係為：

因為決定條紋計數的其他參數對於測量中的兩個偏振狀態而言是相同的，所以TM模式光譜113TM與TE模式光譜113TE之間的條紋計數的差異取決於兩個模式光譜之間的

的差異。若表面壓縮應力標記為CS，且膝部應力為CS_k ，則兩個偏振之間的

差異大約等於(CS-CS_k )/SOC，其中SOC是應力光學係數。對於大多數的化學強化玻璃而言，SOC一般是在

RIU/MPa的15%內，其中RIU代表折射率單位。

對於在Na基或Li基玻璃基板20中由使用K來進行的IOX製程所產生的尖峰而言，TM與TE之間的

的差異通常為兩個

值的平均值的約1/5.6。若

的應力誘發的雙折射率標記為

，則兩個偏振之間的條紋計數的差異為：

這意味著，TE偏振狀態的條紋計數一般為TM偏振狀態的條紋計數的約10/11。因此，TE的條紋計數的差異為：

將模式計數差異與TM模式計數相關的0.09的因子將隨著SOC的變化而略有變化，且大約與SOC與

的比率的平方根成比例。對於範圍從約

到約

的SOC而言，對應的因子會在約0.073與約0.11之間變化。

在已經確定每個偏振的優選測量窗口均具有介於約0.1與0.8之間（例如約0.15與0.75之間）的條紋計數的分數部分FP的情況下，每個偏振的優選測量窗口均可以跨越約0.6個條紋。假定在TM條紋計數與TE條紋計數之間存在偏置，與單偏振優選測量窗口相比，用於同時準確地測量TM偏振及TE偏振中的臨界折射率的有效優選測量窗口會減少達TM與TE之間的模式計數的差異。

在

的情況下的典型玻璃的一個實例中，對於具有約2.6個TM條紋115TM的TM模式光譜113TM而言，優選測量窗口從單獨TM偏振的約0.6個條紋減少到0.6-(0.19至0.29)=(0.31至0.41)個條紋。類似地，對於具有3.6個TM條紋115TM的目標TM模式光譜113TM而言，優選測量窗口從約0.6減少到約0.6-(0.26至0.40)=(0.2至0.34)個條紋。在前者的情況下，取決於SOC的值，減少介於約1/3與½之間，而在後者的情況下，減少大約為從單偏振優選窗口的約½到約2/3。因此，TM模式光譜113TM與TE模式光譜113TE之間的條紋計數的偏置實質上會減少單個優選測量窗口內可用的連續製程窗口的有效寬度。

在第一測量波長下所測量到的第一TM光譜113TM或第一TE光譜113TE落在優選測量窗口內部的一些實施例中，使用在不同（第二）的測量波長下所測量到的模式光譜來將TM光譜及TE光譜定位在優選測量窗口內部。若具有較大條紋計數的模式光譜（通常是TM光譜113TM）具有約2.75個與3.15個之間的條紋，則可以增加測量波長以使得TM光譜的條紋計數處於優選範圍2.15-2.75中。

為了使用單個較長的波長來將整個未涵蓋的範圍2.75-3.15個條紋偏移到優選測量窗口2.15-2.75個條紋，單個較長的第二波長可能最好比第一測量波長長至少12%，優選地長14%或更長。

另一方面，可能需要確保測量的連續性，使得沒有IOX製品在第二（較長的）波長下也落在優選測量窗口外部，該IOX製品在第一測量波長下在具有較高條紋計數的偏振狀態下具有2.75個與3.15個之間的條紋。因此，對於較長的第二測量波長而言，另一個偏振狀態下的條紋計數可能最好不落在優選測量窗口之外。在本實例中，使用波長的改變來將模式計數從範圍2.15-2.75個條紋偏移到小於約2.1個條紋。

在一個實例中，對於具有約

的SOC的典型玻璃而言，較高條紋計數的偏振在第一波長下可以具有2.6-2.75個條紋，而較低條紋計數的偏振則可以具有2.35-2.55個條紋。然後，對於具有較低的2.35的條紋計數的實例而言，超出12%的波長增加會使得所述較低的條紋計數降低到小於2.1，從而落在優選測量窗口之外。

另一方面，對於2.55的模式條紋計數而言，高達19.6%的波長增加會將對應的模式光譜保持在2.1-2.8個條紋的擴展的優選測量窗口內。因此，對於典型的玻璃基板而言，第二波長的波長改變最好不超過第一波長的20%，例如不超過第一波長的12%。

在一些實施例中，最好連續能夠在該等二或更多個波長之中可用的優選測量窗口內測量IOX製品10，而不是藉由通過切換到較長的波長涵蓋整個有問題的2.75-3.15個條紋的範圍來獲得優選測量窗口的最大可能擴展。因此，使波長增加超過第一波長的12%或14%可能是合乎需要的，但可能不是必需的或強烈優選的。另一方面，可能強烈地優選的是，對於一些玻璃而言，使得波長增加小於20%，或者對於大多個玻璃而言，使得波長增加小於12%，以在各式各樣的IOX製品10之中實現用目標測量光譜為中心且具有2.1-2.8個條紋的優選測量窗口的連續可用性。存在具有實質較低（例如在

到

的範圍中）的SOC的較不常見的玻璃，對於該等玻璃而言，對於具有較低條紋計數的偏振而言，可能使用明顯較大的波長增加而不會落在優選測量窗口之外。

下面的表格1到4中給出了用布魯斯特（Brewster）或B（

）為單位測量的4個不同值的應力光學係數的優選波長改變的實例。針對因為兩個條紋計數中較大的條紋計數超過測量窗口的上端所以優選的改變是增加波長的情況給出這些實例。在較小條紋計數落在優選測量窗口的底部下方時，優選的改變是使波長較短，且與表格1到4的實例中類似的波長百分比改變會是優選的。

表格1針對具有約1 B的SOC的材料，針對具有不同條紋計數的測量窗口提供了優選波長改變。表格 1

優選的窗口條紋	較大的條紋計數	SOC（B）	條紋計數差異	較小的條紋計數	最小的較小條紋計數	最大的波長增加%	優選的最小的較小條紋計數	優選的最大波長增加%	最大測量窗口的合乎需要的波長增加	低計數限制了最大偏移？
2-3	2.75	1	0.07	2.68	2.1	31.1	2.15	27.7	16.0	否
3-4	3.75	1	0.10	3.65	3.1	19.2	3.15	17.1	11.4	否
4-5	4.75	1	0.13	4.62	4.1	13.4	4.15	12.0	8.9	否
5-6	5.75	1	0.16	5.59	5.1	10.0	5.15	8.9	7.3	否
6-7	6.75	1	0.19	6.56	6.1	7.8	6.15	6.9	6.2	否
7-8	7.75	1	0.22	7.53	7.1	6.2	7.15	5.5	5.3	否
8-9	8.75	1	0.25	8.50	8.1	5.1	8.15	4.4	4.7	是
9-10	9.75	1	0.28	9.47	9.1	4.1	9.15	3.6	4.2	是
10-11	10.75	1	0.31	10.44	10.1	3.4	10.15	2.9	3.8	是
11-12	11.75	1	0.34	11.41	11.1	2.8	11.15	2.4	3.5	是
12-13	12.75	1	0.37	12.38	12.1	2.3	12.15	1.9	3.2	是
13-14	13.75	1	0.40	13.35	13.1	1.9	13.15	1.5	3.0	是

表格2針對具有約2 B的SOC的材料，針對具有不同條紋計數的測量窗口提供了優選波長改變。表格 2

優選的窗口條紋	較大的條紋計數	SOC（B）	條紋計數差異	較小的條紋計數	最小的較小條紋計數	最大的波長增加%	優選的最小的較小條紋計數	優選的最大波長增加%	最大測量窗口的合乎需要的波長增加	低計數限制了最大偏移？
2-3	2.75	2	0.15	2.60	2.1	27.1	2.15	23.7	16.0	否
3-4	3.75	2	0.21	3.54	3.1	15.5	3.15	13.5	11.4	否
4-5	4.75	2	0.27	4.48	4.1	9.9	4.15	8.5	8.9	是
5-6	5.75	2	0.33	5.42	5.1	6.7	5.15	5.6	7.3	是
6-7	6.75	2	0.39	6.36	6.1	4.5	6.15	3.6	6.2	是
7-8	7.75	2	0.45	7.30	7.1	3.0	7.15	2.2	5.3	是
8-9	8.75	2	0.51	8.24	8.1	1.8	8.15	1.2	4.7	是
9-10	9.75	2	0.57	9.18	9.1	1.0	9.15	0.4	4.2	是

表格3針對具有約3 B的SOC的材料，針對具有不同條紋計數的測量窗口提供了優選波長改變。表格 3

優選的窗口條紋	較大的條紋計數	SOC（B）	條紋計數差異	較小的條紋計數	最小的較小條紋計數	最大的波長增加%	優選的最小的較小條紋計數	優選的最大波長增加%	最大測量窗口的合乎需要的波長增加	低計數限制了最大偏移？
2-3	2.75	3	0.22	2.53	2.1	23.1	2.15	19.8	16.0	否
3-4	3.75	3	0.31	3.44	3.1	11.8	3.15	9.9	11.4	是
4-5	4.75	3	0.40	4.35	4.1	6.4	4.15	5.1	8.9	是
5-6	5.75	3	0.49	5.26	5.1	3.3	5.15	2.2	7.3	是
6-7	6.75	3	0.58	6.17	6.1	1.2	6.15	0.3	6.2	是

表格4針對具有約4 B的SOC的材料，針對具有不同條紋計數的測量窗口提供了優選波長改變。表格 4

優選的窗口條紋	較大的條紋計數	SOC（B）	條紋計數差異	較小的條紋計數	最小的較小條紋計數	最大的波長增加%	優選的最小的較小條紋計數	優選的最大波長增加%	最大測量窗口的合乎需要的波長增加	低計數限制了最大偏移？
2-3	2.75	4	0.30	2.45	2.1	19.0	2.15	15.9	16.0	否
3-4	3.75	4	0.42	3.33	3.1	8.2	3.15	6.3	11.4	是
4-5	4.75	4	0.54	4.21	4.1	3.0	4.15	1.6	8.9	是

表格1到4中的實例證明，在一些情況下，改變波長高達第一測量波長的約28%可能是有利的。在許多情況下，可以用顯著較小的波長改變（例如，在8-24%的範圍中）來獲得主要益處。每偏振狀態包含更多的條紋的模式光譜需要較小的波長偏移來為兩個波長同時實現優選的窗口條件。對於此類情況而言，可能需要幾個離散的波長（3或更多個）來提供具有連續的準確的品質控制測量覆蓋性的足夠寬廣的製造窗口。

示例 IOX 製品

在一個實例中，IOX製品10由玻璃基板20所形成，該玻璃基板具有63.16莫耳百分比的SiO₂ 、2.37莫耳百分比的B₂ O₃ 、15.05莫耳百分比的Al₂ O₃ 、9.24莫耳百分比的Na₂ O、5.88莫耳百分比的Li₂ O、1.18莫耳百分比的ZnO、0.05莫耳百分比的SnO₂ 、及2.47莫耳百分比的P₂ O₅ 的組成，及約3 B的SOC。採用了用於化學強化的DIOX製程。在第一K⁺ –L⁺ IOX步驟（即將K⁺ 用作輸入擴散離子I1）之後，TM模式光譜115TM及TE模式光譜115TE在第一測量波長λ=590 nm下各自具有2個與3個之間的條紋。在第二IOX步驟之後，TM模式光譜115TM及TE模式光譜115TE在590 nm下各自具有3個與4個之間的條紋。與K⁺ 基尖峰區域R1的形成相關聯的表面應力CS通常是在500到640 MPa的範圍中。在將Na+用作輸入擴散離子I2來進行的第二IOX步驟之後的表面應力CS一般是在750-950 MPa的範圍中。

使用本文中所述的方法，在使用分別用545 nm、590 nm、及640 nm的測量波長λ為中心的三個測量波長窗口時，步驟1及步驟2的測量需求可以利用連續的有效優選測量窗口來完全滿足。並且，在一個實例中，在這些測量波長下，測量光62的光譜帶寬最好分別不超過約8 nm、9 nm、及10 nm。為了甚至更高的條紋對比度，可以將光譜帶寬分別限於4 nm、5 nm、及6 nm。因此，在一個實例中，每個測量波長均具有10 nm或更小的光譜帶，或在另一個實例中具有6 nm或更小的光譜帶。

在條紋計數在步驟2之後接近590 nm測量窗口的任一邊緣時，取決於測量窗口的上端或下端是否接近590 nm，藉由增加或減少測量波長來使模式光譜回到優選測量窗口內部。在使用三個測量波長實施方式的另一個實例中，最短的測量波長為約540 nm，中間測量波長為約595 nm，而最長的測量波長則為約650 nm。

儘管上文已經藉由實例的方式論述了二或三個測量波長，但也可以使用任何合理的測量波長數量。例如，使用兩個測量波長可以增加測量窗口高達2倍，且可能足以滿足合理製造製程窗口的需求。另一方面，在尖峰深度D1相對較大且每個偏振狀態均產生幾個（例如，3、4、或更多個）條紋的一些情況下，或在SOC非常高（例如4 B）時，多於三個的波長可能是優選的。與上面的三個波長的實例相比，可以將多個測量波長定位得較接近在一起，例如分別相隔平均波長的7.6%及9.2%，該平均波長在這些實例中是三個測量波長的中間。

示例性方法會抑制對膝部應力CS_k 的測量及對尖峰深度

的測量的系統誤差。在將多個測量波長仔細選擇為接近到足以允許不同波長下的優選測量窗口之間的無縫過渡時，可以基本上完全抑制系統誤差。這意味著，相鄰波長下的優選測量窗口可能至少略微重疊。

表格1到4中所列出的實例允許選定保證此類重疊的優選波長偏移，並對於可能涵蓋連續的製造條件範圍的一系列試樣而言允許實質不含系統誤差的測量。另一方面，在波長被隔開得比保證窗口重疊的優選間隔略大時，會獲得測量能力的最大擴充，但用僅部分抑制系統誤差為代價。仍然存在以下可能性：某些IOX製品10可能顯示出相對於準確測量的偏差，即使由於利用多個優選測量窗口來大大增加生產範圍的覆蓋性而減少了存在此類試樣的可能性。

在一些實施例中，在TM光譜113TM及TE光譜113TE中的至少一者不處於優選測量窗口中時所採取的改正動作包括改變介接流體52（例如，折射率油）的厚度以幫助使有問題的光譜位於優選測量窗口內部。因為可以將介接流體視為波導器26的一部分，所以這是可能的。用此改正動作解決的主要問題是正確地（即在選定容差內）決定膝部應力CS_k 。測量波長下的介接流體52的優選折射率高於產生有問題的光譜的偏振狀態的臨界折射率。並且，介接流體52的優選折射率比臨界折射率高不大於0.1，例如高不大於約0.06，或高不大於0.04。在一些實施例中，可以將介接流體52選定為具有盡可能接近玻璃的表面上的預期折射率（例如，鉀尖峰的表面折射率）的折射率。

特定而言，介接流體折射率n_f 可以是在表面折射率n₀ 的約0.004或0.003內。由於尖峰中的大量表面應力，對於TM偏振及TE偏振而言，表面折射率n₀ 通常不同，但差異通常小於0.004，且大多數通常小於0.003。如上所述，介接流體52位於耦合棱鏡40的棱鏡耦合表面44與IOX製品10的表面12之間，且可以使用真空系統56來控制介接流體的厚度TH。起初，真空量可以相對較高，從而使得介接流體52的厚度TH相對較小，例如，200 nm或更小，或甚至100 nm或更小。在介接流體52的此厚度TH的情況下，可以用適當的準確度測量表面壓縮應力CS及尖峰深度D1。尖峰深度D1可能被高估得高達0.1微米或甚至0.2微米，這在許多情況下可能是可接受的。由於在事實上介接流體厚度可能高達0.1或甚至0.2微米時假設介接流體厚度為0，表面壓縮應力CS可能被稍微低估。

在一個實例中，將介接流體52的厚度TH調整為使其增加洩漏模式的有效折射率以將其轉變成波導器26的準引導模式，其中準引導模式具有比與臨界角過渡對應的折射率的有效折射率高的有效折射率。

在另一個實例中，將介接流體52的厚度TH調整為使得增加洩漏模式的有效折射率以將其轉變成準引導模式波導器26，使得新的模式計數的分數部分FP現在落在優選（擴展）測量窗口MWE中，其中介接流體的折射率可以比與臨界角對應的折射率高。

在另一個實例中，將介接流體52的厚度TH調整為減少洩漏模式的有效折射率以將其轉變成波導器26的準引導模式，使得新的模式（條紋）計數的分數部分FP現在落在優選測量窗口MWE中。在此情況下，介接流體52的折射率可以比與所述臨界角對應的折射率低。

另一個實例包括改變介接流體52的折射率，以改變洩漏模式的有效折射率以將其轉變成具有高於臨界角有效折射率的有效折射率的準引導模式。實例也可以包括改變條紋計數的分數部分FP，使得分數部分FP落在與優選測量窗口相關聯的分數部分範圍之內。在本文中的說明中，改變介接流體52的折射率包括用具有第二折射率的第二介接流體替換具有第一折射率的第一介接流體的至少一部分。此製程可以用來基本上界定第一折射率與第二折射率之間的任何折射率。

一旦使棱鏡耦合系統28處於所需的配置且收集到模式光譜113，就接著記錄CS及DOL值。若TM模式光譜113TM及TE模式光譜113TE均如上所述地落在優選測量窗口之內，則藉由相應的臨界角過渡116的強度分佈的最高斜率的位置來測量TM臨界折射率及TE臨界折射率n_crit 。這提供了雙折射率的度量，其用來計算膝部應力CS_k 。

另一方面，若TM模式光譜115TM及TE模式光譜115TE中的至少一者不在優選測量窗口中，則有問題的TM模式光譜或TE模式光譜中的洩漏模式或引導模式可能具干擾性，即具有太接近臨界折射率的有效折射率且不利地影響臨界角過渡116的表觀位置。在這一點上，可以例如藉由減少真空（例如，增加壓力）來增加介接流體52的厚度TH，直到有問題的洩漏模式或引導模式的有效折射率增加到足以不具干擾性（即變得比臨界折射率大到足以使得臨界角過渡116實質不受干擾且可以準確地測量給定偏振的臨界角並因此準確地測量給定偏振的臨界折射率）為止。

會是優選的是，同時測量TM偏振及TE偏振的臨界角，但這並不是必需的。若在採取改正動作之前，另一個偏振狀態的第一測量到的模式光譜位於優選測量窗口中，則可能藉由使用折射率匹配流體52的原始厚度使用另一個偏振狀態的測量到的臨界角位置來測量CS_k 。選擇同時進行TM模式光譜113TM及TE模式光譜113TE的測量有助於避免來自棱鏡耦合系統28的可能隨著時間的推移發生的微小改變的誤差。

實驗結果

圖9是IOX製品10的第一IOX製程的尖峰深度D1（μm）與時間t1（小時）的關係圖，該IOX製品使用鋰基鋁矽酸鹽玻璃基板20來製成。空心方形是使用具有在595 nm的單個測量波長λ下操作的光源系統60的棱鏡耦合系統28來進行的測量。深色圓圈是利用具有光源系統60的棱鏡耦合系統28進行的測量，該光源系統被配置為在用540 nm、595 nm、及650 nm為中心的三個不同的測量波長λ下操作。

單波長測量法的初始（「原始」）測量窗口MWO用長虛線描繪，而如本文中所述的三波長測量法及棱鏡耦合系統的擴展（優選）測量窗口MWE用短虛線示出。與單波長測量窗口MWO相比，使用三個測量波長λ的擴展測量窗口MWE明顯擴展。因為IOX製程時間界定了IOX製品10的折射率分佈，所以具有較寬廣的IOX製程時間範圍的擴展測量窗口MWE意味著，可以針對至少一個應力特性（例如膝部應力CS_k ）表徵具有較大的基於尖峰的折射率分佈範圍的IOX製品。

圖10是由含鋰鋁矽酸鹽玻璃基板20所形成的示例IOX製品10的膝部應力CS_k （MPa）與TM模式（條紋）計數N_TM 的關係圖。單波長測量在595 nm的測量波長λ下進行，且由x所表示。三波長測量在540 nm、595 nm、650 nm的測量波長下進行，且由深色方形所表示。單波長測量不遵循隨著模式計數增加而減少的CS_k 的單調連續減少，而三波長測量則在由不超過20 MPa的相對較小的測量雜訊所限制的精確度內遵循此類模式。利用兩步驟IOX製程來獲得模式計數的增加，其中步驟1對於所有試樣而言都相同，而在步驟2中，不同試樣之間的擴散時間不同，所有試樣都使用相同的步驟2 IOX浴。在此資料集中，TM模式（條紋）計數在約3與約4.5個模式之間變化。TE模式計數對於同一資料集而言比TM模式計數低達約9%（0.3-0.4個條紋），且對於環繞的資料點而言位於擴展測量窗口外部。

圖11是圖5中所測量的同一IOX製品10的在兩步驟離子交換（DIOX）之後測量到的膝部應力CS_k 與擴散（離子交換）時間t（小時）的關係圖。CS_k 的預期趨勢是隨著時間t增加而緩慢單調地減少。用x符號示出單波長（λ=595 nm）測量值，而將三波長（λ=540 nm、595 nm、及650 nm）測量結果示為深色方形。即使三個波長之間的距離比連續覆蓋的最佳值更大，與單波長測量相比，三波長測量的資料點也較佳地遵循預期的單調趨勢（虛線）。因此，具有發射二或更多個緊密隔開的測量波長（例如，λ=545 nm、590 nm、及640 nm）的光源系統60的棱鏡耦合系統28顯著減少了與預期單調趨勢的偏差，這轉換成對應力相關特性更準確的測量。

圖12與圖4類似，且針對使用具有595 nm的單個測量波長的單波長棱鏡耦合系統28（空心方形）及具有540 nm、595 nm、及650 nm的三個測量波長的棱鏡耦合系統28（深色圓圈）來進行的測量繪製圖6的IOX製品10的尖峰深度D1（微米）與時間t（小時）的關係。單波長測量窗口MWO用長虛線示出，而擴展測量窗口MWE則用短虛線示出。在優選測量窗口的右上邊緣上，由於干擾TM洩漏模式接近TM臨界角過渡116，報告的尖峰深度D1落在準確值下方。同樣地，在優選測量窗口的左下邊緣上，干擾TE引導模式發生得太接近臨界角過渡116。因為繪圖中的尖峰深度D1是僅基於TM模式光譜113TM來測量的，即使尖峰深度D1不受影響，膝部應力CS_k 也可能被低估。可以藉由包括來自TE模式光譜113TE及TM模式光譜113TM的資料來獲得對膝部應力的更準確的估算。

圖13A及13B是TM模式光譜113TM及TE模式光譜113TE的示意圖，其分別包括四個TM模式或條紋115TM及TE模式或條紋115TE。圖13A示出單個測量波長的模式光譜113TM及113TE，而圖13B則示出三對模式光譜113TM及113TE，545 nm、590 nm、及640 nm的三個測量波長中的每一者均與一對模式光譜對應。圖13A的單波長系統的有效測量窗口MWO具有約0.5個條紋的尺寸，而所測量的圖13B的三波長系統的擴展測量窗口MWE為約0.9個條紋，或單波長測量窗口MWO的尺寸的約兩倍。

易碎性

易碎行為或「易碎性」指的是在玻璃基製品經受撞擊或損害時的特定斷裂行為。如本文中所利用，在玻璃基製品（且特定而言例如是本文中所考慮的玻璃基IOX製品10）由於易碎性測試在測試區域中展現出以下條件中的至少一者時，將該玻璃基製品視為不易碎：(1)四個或更少的具有至少1 mm的最大尺度的斷片；及/或(2)分叉數量小於或等於裂縫分支的數量。基於用撞擊點為中心的任何2英吋乘2英吋的方形，將斷片、分叉、及裂縫分支計數。因此，若對於用撞擊點為中心的任何2英吋乘2英吋的方形而言，玻璃基製品滿足測試(1)及(2)中的一或兩者，則將該玻璃基製品視為是不易碎的，在該撞擊點處，依據下文所述的程序產生破裂。在各種實例中，化學強化的IOX製品10可能是易碎或不易碎的。

在易碎性測試中，使撞擊探針與玻璃基製品接觸，其中撞擊探針延伸到玻璃基製品中的深度在相繼的接觸迭代中增加。撞擊探針的深度的逐步增加允許由撞擊探針所產生的缺陷到達張力區域，同時防止施加過量的外力，過量的外力會防止準確地決定玻璃的易碎行為。在一個實施例中，玻璃中的撞擊探針的深度可以在每次迭代中增加達約5 µm，其中在每次迭代之間均移除撞擊探針而不與玻璃接觸。測試區域是用撞擊點為中心的任何2英吋乘2英吋的方形。

圖14A描繪呈示例IOX製品10的形式的測試玻璃基製品的不易碎測試結果。如圖14A中所示，測試區域是用撞擊點530為中心的方形，其中方形的側邊的長度a 為2英吋。圖14A中所示的不易碎試樣包括三個斷片542及兩個裂縫分支540及單個分叉550。因此，圖14A中所示的不易碎的IOX製品10包含少於4個具有至少1 mm的最大尺度的斷片，且分叉的數量小於或等於裂縫分支的數量。如本文中所利用，裂縫分支起源於撞擊點530處，且若斷片的任何部分延伸到測試區域中，則將斷片視為位於測試區域內。

儘管可以與本文中所述的強化玻璃製品結合使用塗層、黏著層等等，但此類外部約束並不用於決定玻璃基製品的易碎性或易碎行為。在一些實施例中，可以在易碎性測試之前將不影響玻璃基製品10的斷裂行為的膜施加到玻璃基製品，以防止斷片從玻璃製品彈射，從而增加執行測試的人員的安全性。

圖14B描繪呈示例IOX製品10的形式的測試玻璃製品的易碎測試結果。易碎的IOX製品10包括5個具有至少1 mm的最大尺度的斷片542。圖14B中所描繪的IOX製品10包括2個裂縫分支540及3個分叉550，從而產生比裂縫分支還多的分叉。因此，圖14B中所描繪的IOX製品10並不展現出以下條件中的任一者：四個或更少的斷片，或分叉的數量小於或等於裂縫分支的數量。

在本文中所述的易碎性測試中，用一定力將撞擊遞送到玻璃基製品的表面，該力恰好足以釋放存在於強化玻璃基製品內的內部儲存能量。亦即，點撞擊力足以在強化玻璃基製品的表面處產生至少一個新的裂縫並使裂縫延伸通過壓縮應力CS區域（即層深）到處於中心張力CT下的區域中。

本領域中的技術人員將理解到，可以在不脫離如隨附請求項中所界定的本揭示內容的精神或範圍的情況下對如本文中所述的揭示內容的優選實施例作出各種更改。因此，若更改及變化落在隨附請求項及其等效物的範圍之內，則本揭示內容涵蓋該等更改及變化。

10:IOX製品 20:玻璃基基板 21:基質 22:表面 26:光學波導器 28:棱鏡耦合系統 30:支撐台 40:耦合棱鏡 42:輸出表面 44:耦合表面 46:輸出表面 50:界面 52:介接流體 53:介接流體供應器 56:真空系統 60:光源系統 61:發光構件 62:測量光 63:外殼 66:濾光器 80:聚焦光學系統 82:聚焦透鏡 90:收集光學系統 92:焦平面 100:TM/TE偏振器 110:偵測器 112:光敏表面 113:模式光譜 115:全內反射（TIR）區段 116:臨界角過渡 117:非TIR區段 118:虛擬條紋 120:訊框擷取器 130:光電偵測器系統 150:控制器 152:處理器 154:記憶單元（「記憶體」） 200:支撐基部 202:頂面 210:導軌 212:導軌支座 220:光源設備 230:支撐基板 232:頂面 240:支撐框架 241:頂部區段 242:頂面 243:近端 244:遠端 245:引導特徵 246:支撐壁 247:引導特徵 250:運動控制系統 251:線性致動器 252:驅動軸桿 260:中心區段 262:外部區段 266:周邊 270:參考特徵 300:驅動馬達 302:驅動軸桿 320:濾波器構件 350:濾光器系統 401:第一齒輪 402:第二齒輪 420:偵測系統 530:撞擊點 540:裂縫分支 542:斷片 550:分叉 ∆n_f :折射率差異 100TE:TE區段 100TM:TM區段 112TE:TE區段 112TM:TM區段 113TE:TE模式光譜 113TM:TM模式光譜 115TE:TE條紋 115TM:TM條紋 116TE:臨界角過渡 116TM:臨界角過渡 61a:發光構件 61b:發光構件 61c:發光構件 61E:發光器 62B1:順序輸入（測量）光束 62B2:順序輸入（測量）光束 62F:聚焦的測量光 62R:反射光 62R1:依序反射的光束 62R2:依序反射的光束 63a:外殼 63b:外殼 63c:外殼 66a:濾光器 66b:濾光器 66c:濾光器 66d:濾光器a :長度 A1:輸入光軸線 A2:輸出光軸線 AE:中心軸線 AEa:軸線 AEb:軸線 AEc:軸線 AR:旋轉軸線 D1:尖峰深度 D2:層深 DVF:距離 f:焦距 I1:第一離子/特寫插圖 I2:第二離子/特寫插圖 IS:基板離子 KN:膝部 L1:第一透鏡 L2:第二透鏡 MS:間隔 MWE:優選（擴展）測量窗口 MWO:初始（「原始」）測量窗口 OP1:輸入光路徑 OP2:輸出光路徑 R1:尖峰區域 R2:深部區域 SA:致動器控制訊號 SD:偵測訊號 SI:影像訊號 SL:光源控制訊號 SM:馬達控制訊號 TH:厚度 θ:耦合角 x:方向 y: z: DOL_SP :尖峰深度 DOL_T : 總層深n₀ :表面折射率n_i :中間折射率n_s :基本（本體）折射率n(x) :折射率分佈n_crit :臨界折射率 N_TM :模式計數 CS_k :膝部應力 λ:測量波長 λa:測量波長

包括了附圖以提供進一步的理解，且該等附圖被併入及構成此說明書的一部分。該等附圖繪示一或更多個實施例，且與實施方式一起解釋各種實施例的原理及操作。如此，與附圖結合考慮，根據以下的實施方式，將更全面地理解本揭示內容，在該等附圖中：

圖1A是呈平坦基板的形式的示例DIOX玻璃基板的居高俯視圖。

圖1B是圖1A的DIOX基板在x-y平面上所截取的特寫橫截面圖，且該特寫橫截面圖繪示跨基板表面進行且進行到基板的主體中的示例DIOX製程。

圖1C示意性地繪示形成DIOX基板的DIOX製程的結果，該DIOX基板具有近表面尖峰區域（R1）及深部區域（R2）。

圖2是DIOX基板相對於距離表面的深度（繪示在圖1C中）的示例折射率分佈n(x) 的表示，其示出尖峰區域、深部區域、及兩個區域之間的過渡處的膝部。

圖3A是依據本揭示內容的示例棱鏡耦合系統的示意圖，且該示例棱鏡耦合系統用來使用本文中所揭露的方法來測量IOX製品。

圖3B是圖3A的棱鏡耦合系統的光電偵測器系統的特寫圖。

圖3C是包括由圖3B的光電偵測器系統所捕捉的TM模式光譜及TE模式光譜的模式光譜的示意表示。

圖4A是示例光源的側視圖，該光源具有支撐多個光源構件的光源設備，其中該光源設備可以藉由線性致動器側向移動以將具有選定波長的一或更多個發光構件與輸入光軸線對準。

圖4B是圖4A的光源設備的一部分的發光構件及窄帶濾光器的示例配置的特寫側視圖。

圖4C是示例光源設備的俯視圖，其示出佈置成一直線且發射不同波長的測量光的三個發光構件。

圖4D與圖4C類似，且繪示具有發光構件對的示例光源設備，其中不同的對會發射不同波長的測量光。

圖4E及圖4F與圖4A類似，且示出處於由線性致動器所建立的兩個不同側向位置的光源設備，其中不同的側向位置具有與輸入光軸線對準的不同的發光構件及不同的濾光器。

圖5A與圖4A類似，且繪示光源系統的示例配置，其中光源設備支撐單個寬帶發光構件，且其中不同的濾光器藉由線性致動器側向移動以與寬帶發光構件對準以界定具有不同測量波長的順序測量光束。

圖5B及圖5C是支撐框架及濾光器的俯視圖，其示出使用引導特徵及線性致動器來進行支撐框架及濾光器的側向移動。

圖6A與圖4A及圖5A類似，且繪示具有濾波器構件的濾光器系統的實例，該濾波器構件將選定的濾光器旋轉到由寬帶發光構件所形成的輸入光路徑中，該濾波器構件的不同實例示於兩個特寫插圖中。

圖6B是具有四個不同濾光器的示例圓形濾波器構件的俯視圖。

圖6C與圖6B類似，且繪示具有三個不同濾光器的非圓形（偏心）濾波器構件的實例。

圖7A、圖7B、及圖7C是示意圖，其繪示佈置在棱鏡耦合系統的偵測側上的濾光器系統的示例配置。

圖8是與圖3C的模式光譜類似的示例模式光譜的一部分的示意圖，且繪示根據TE模式光譜及TM模式光譜的測量到的模式光譜來決定分數模式數量的示例方法。

圖9是使用DIOX製程由含鋰鋁矽酸鹽玻璃基板所形成的示例IOX製品的測量到的尖峰深度DOL_sp （μm）與擴散時間t（小時）的關係圖，其中測量由單波長棱鏡耦合系統（空心方形）及三波長棱鏡耦合系統（深色圓圈）所執行。

圖10是基於對使用相同的DIOX製程由含鋰鋁矽酸鹽玻璃基板所形成的示例IOX製品進行的測量的測量到的膝部應力CS_k （MPa）與TM條紋（模式）計數N_TM 的關係圖，其中第一擴散步驟的擴散時間相同，但第二擴散步驟的擴散時間對於不同的IOX製品而言不同，其中單波長測量值由X示出，而三波長測量值則由深色方形示出。

圖11是類型與圖4中所考慮的類型相同的IOX製品在兩步驟離子交換（DIOX）之後的測量到的膝部應力CS_k （MPa）與離子交換時間t（小時）的關係圖。

圖12是額外示例測量值的與圖9的繪圖類似的繪圖。

圖13A是單波長測量的示例TM模式光譜和TE模式光譜對的示意圖，該等模式光譜分別包括四個TM和TE模式或條紋，該示意圖示出0.5個條紋的測量窗口尺寸。

圖13B與圖8A類似，除了其示出三個TM模式光譜和TE模式光譜對以外，三個測量波長中的每一者均與一個模式光譜對對應，且示出約0.9個條紋的較大的有效測量窗口，其幾乎是圖8A的單波長情況的兩倍。

圖14A描繪呈示例IOX製品的形式的測試玻璃基製品的不易碎測試結果。

圖14B描繪呈示例IOX製品的形式的測試玻璃製品的易碎測試結果。

國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無

國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

10:IOX製品

20:玻璃基基板

21:基質

22:表面

x:方向

Claims (10)

1. 一種估算具有一折射率分佈的一化學強化製品的至少一個基於應力的特性的方法，該折射率分佈具有在一玻璃基基板中界定一光學波導器的一近表面尖峰區域及一深部區域，該方法包括以下步驟： a)使用具有一光源及一耦合棱鏡的一棱鏡耦合系統，用不同波長的測量光通過該耦合棱鏡依序照射該玻璃基基板，以針對每個測量波長產生包含TM模式光譜及TE模式光譜的反射光以界定一組TM模式光譜及TE模式光譜； b)檢查該組TM模式光譜及TE模式光譜，並識別該組TM模式光譜及TE模式光譜中一最佳的TM模式光譜及TE模式光譜以供提供對該至少一個基於應力的特性的一最準確的估算；及 c)使用該最佳的TM模式光譜及TE模式光譜來估算該至少一個基於應力的特性。
2. 如請求項1所述的方法，其中該至少一個應力相關的特性包括以下項目中的至少一者：一應力分佈、一膝部應力、一中心張力、一拉伸-應變能、一雙折射率、一易碎性、一尖峰深度、一層深、及一折射率分佈。
3. 如請求項1或請求項2所述的方法，其中該TM模式光譜及該TE模式光譜中的每一者均具有帶有一條紋對比度的條紋、一臨界過渡、及一條紋計數，該條紋計數具有一整數部分及一分數部分FP，且其中識別該組TM模式光譜及TE模式光譜中一最佳的TM模式光譜及TE模式光譜包括以下步驟中的至少一者： 選定具有最大的該條紋對比度的該TM模式光譜及該TE模式光譜； 選定具有在0.1與0.85之間的一範圍中的相應分數部分FP的該TM模式光譜及該TE模式光譜；及 選定相應的該等條紋最不受到相應的該等臨界過渡的影響的該TM模式光譜及該TE模式光譜。
4. 如請求項3所述的方法，其中該棱鏡耦合系統包括一光源，該光源包括多個發光構件，其中發光構件中的每一者用該等不同測量波長中的一者發射光，且其中改變該測量配置包括以下步驟：平移該光源設備，使得該等多個發光設備依序與在該光源與一耦合棱鏡之間行進行的一輸入光軸線對準。
5. 如請求項4所述的方法，其中該等不同測量波長落在從350 nm到850 nm的一波長範圍之內。
6. 如請求項4所述的方法，其中該等不同發光構件的該等不同波長的差異介於1%與25%之間。
7. 如請求項1或請求項2所述的方法，其中該光源設備機械連接到一運動控制系統，且其中所述平移該光源設備的步驟是藉由啟動該運動控制系統來實現的。
8. 如請求項1或請求項2所述的方法，其中來自該等發光構件中的每一者的該測量光均具有用一中心波長為中心的一波長帶寬，且該方法進一步包括以下步驟：依序將該等不同波長的該測量光傳遞通過用相應的該等不同中心波長為中心的相應窄通濾光器，以減少該測量光的該波長帶寬。
9. 如請求項1或請求項2所述的方法，其中該棱鏡耦合系統包括一光源，該光源包括一寬帶發光構件，該寬帶發光構件發射寬帶光，且其中改變該測量配置包括以下步驟：用以不同的測量波長為中心的二或更多個窄帶濾光器依序過濾該寬帶光。
10. 如請求項9所述的方法，其中： 該發光構件包括多個發光器；及 該等二或更多個窄帶濾光器被支撐在一濾波器構件中，且該方法進一步包括以下步驟：移動該濾波器構件以依序將該窄帶濾光器安置為與該寬帶發光構件可操作地對準或安置在該反射光內。

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