反射率測量系統的製作方法
2023-11-06 10:49:42 3
專利名稱：反射率測量系統的製作方法
技術領域：
本發明是關於一種反射率測量系統，尤其是關於一種待測物表面為曲面的反射率測量系統。
背景技術：
一現有反射率測量系統，如公告於1989年5月16日的第4,831,276號美國專利所揭示，由光源發出的光線經由一系列透鏡和收縮光圈聚焦成一束平行光，再由一鏡片反射並經由透鏡聚焦到一點後，到達被測表面，由被測表面反射再經過一些光學組件後至信號處理單元，由此即得出該被測表面的反射率。該測量系統的缺點在於，其包括較多光學組件，結構較為複雜；採用分離式組件的光路組裝來進行聚光，組裝困難，且不易對光；另，由於入射光的偏振依存性，易造成測量誤差；分離式組件的光路組裝聚光使入射光的光點尺寸無法縮至很小，使得其射向為曲面的被測表面時造成不同入射角，產生測量誤差；該系統沒有補償裝置，不能對系統誤差進行補償、降低誤差。
有鑑於此，提供一種結構較為簡單，使入射光偏振較小、光點尺寸較小，且能對誤差進行補償，從而使反射率測量較為準確的反射率測量系統實為必要。
發明內容本發明的目的在於提供一種結構較為簡單，使反射率測量較為準確的反射率測量系統。
本發明反射率測量系統，用於測量一待測物表面的反射率，其包括一光源、一偏振保持光纖、一偏振保持光纖方向耦合器、二分光計、二檢測器和一信號處理單元，該光源為無偏振光源，該偏振保持光纖方向耦合器包括一光入射端、一光出射端、一測量端和一參考光輸出端，該光入射端與該偏振保持光纖相連。其中，該二分光計的一端分別與自偏振保持光纖方向耦合器的光出射端和參考光輸出端相連，另一端與該二檢測器相連，該二檢測器的一端均與信號處理單元相連，另一端分別與二分光計相連，該測量端對正待測物表面。
相較現有技術，本發明反射率測量系統構較為簡單，可降低反射率測量的偏振依存性，且由於透過光纖系統，其光點尺寸較小，從而使反射率測量較為準確，另外，使用光纖進行導引，比分離組件的光路組裝和對光容易。
圖1是本發明反射率測量系統架構圖。
具體實施方式本發明反射率測量系統適用於各種光學組件表面反射率的測量，尤其適用待測表面為曲面的光學組件表面反射率的測量。
請參閱圖1，該反射率測量系統包括一光源1、一偏振保持光纖2、一第一分光計3(spectrometer)、一偏振保持光纖方向耦合器4、一準直透鏡5、一第一檢測器6(detector)、一信號處理單元7、一第二分光計9和一第二檢測器10，該反射率測量系統用以對待測物8表面進行反射率測量。
該光源1是一白光光源，如滷素燈，其光線99.9％為無偏振光，光源1利用AC(Alternating Current)調製驅動，使光源1射出的光線為一交流調製光，如此，在往後的信號處理時，可避開DC(Direct Current)噪聲，提高測量精度。
該偏振保持光纖2由二偏振保持光纖段組成，該二偏振保持光纖段的長度比為1∶2，且以偏振軸夾角45°接續而成，該偏振保持光纖2與偏振光纖耦合器4連接。當然，為使光源1較佳地耦合進偏振保持光纖2，可於偏振保持光纖2與偏振光纖耦合器4之間設置一聚焦透鏡(圖未示)。
該偏振保持光纖方向耦合器4包括一光入射端41、一光出射端42、一測量端43和一參考光輸出端44，當光自光入射端41入射至偏振保持光纖方向耦合器4時，其可依某一特定比例自光測量端43和參考光輸出端44射出，而當光自光測量端43入射至偏振保持光纖方向耦合器4時，則該光可自光出射端42射出。
第一分光計3和第二分光計9均用以濾出特定波長的光線，以測定該特定波長光的反射率。該第一分光計3的一端與該偏振保持光纖方向耦合器4的光出射端42相連，另一端與第二檢測器10相連，該第二分光計9的一端與該偏振保持光纖方向耦合器4的參考光輸出端44相連，另一端與第一檢測器6相連。
該準直透鏡5的一端與偏振保持光纖方向耦合器的測量端43相連，另一端對準待測物8的表面。
第一檢測器6和第二檢測器10分別用於將反射光和參考光的AC光信號轉換為AC電信號。該第一檢測器6的一端與信號處理單元7相連，另一端與第二分光計9相連，該第二檢測器10的一端與信號處理單元7相連，另一端與第一分光計3相連。
該信號處理單元7包括硬體部分和軟體部分。該硬體部分又包括模擬電路部分和數字電路部分，該硬體部分將檢測器輸出的AC電信號轉換為DC電信號，又將DC電信號轉換為數位訊號；軟體部分輸入事先已知的偏振保持光纖方向耦合器4的分光比，即光自入射端41輸入後，自測量端43輸出的光與參考光輸出端44的分光比，加上反射光和參考光的數位訊號值，即可計算出某一波長下的待測物8表面直反射率。另，當參考光信號變化時，可間接反映出光源1的不穩定性而加上一補償電路將不穩定因素加以消除，以提高測量準確性。
測量時，由光源1發出的光線經聚焦透鏡聚焦後進入偏振保持光纖2，然後自光輸入端41輸入偏振保持光纖方向耦合器4內，經其分光後，該光線按某一特定比例分別從測量端43和參考光輸出端44輸出；測量端43的輸出光經準直透鏡5準直後，光線光點尺寸達到10μm以下，垂直射向待測物8表面，並反射回來，進入偏振保持光纖方向耦合器4，然後自其光出射端42輸出，經過第一分光計3濾出某一特定波長的反射光後進入信號處理單元7；參考光輸出端44的輸出光經第二分光計9和第一檢測器6後形成參考信號進入信號處理單元7，其中第二分光計9濾出光的波長與第一分光計3濾出光的波長相同；這樣，由於偏振保持光纖方向耦合器4的分光比一定，則由參考信號即可間接得出測量端43的輸出光，信號處理單元7即可將光出射端42與測量端43的輸出光對比，得出待測物8表面反射率。
可以理解，本發明反射率測量系統的光源1不限於滷素光源，可為其它無偏振性光源；待測物8表面可為曲面，亦可為平面。
權利要求
1.一種反射率測量系統，用於測量一待測物表面的反射率，其特徵在於該反射率測量系統包括一無偏振光源、一偏振保持光纖、一偏振保持光纖方向耦合器、二分光計、二檢測器和一信號處理單元，其中，該偏振保持光纖與該無偏振光源對正，該偏振保持光纖方向耦合器包括一光入射端、一光出射端、一測量端和一參考光輸出端，該光入射端與該偏振保持光纖相連，該測量端對正待測物表面；該二分光計的一端分別與自該偏振保持光纖方向耦合器的光出射端和參考光輸出端相連，另一端分別與該二檢測器一端相連，該二檢測器的另一端均與信號處理單元相連。
2.如權利要求1所述的反射率測量系統，其特徵在於該反射率測量系統進一步包括一聚焦透鏡和一準直透鏡，該聚焦透鏡位於該光源與該偏振保持光纖之間，該準直透鏡的一端與偏振保持光纖方向耦合器的測量端相連，另一端對準待測物表面。
3.如權利要求1所述的反射率測量系統，其特徵在於該光源為滷素燈光源，其是由交流調製驅動，輸出交流調製光。
4.如權利要求1所述的反射率測量系統，其特徵在於該偏振保持光纖包括二偏振保持光纖段，該二偏振保持光纖段的長度比為1∶2，該二偏振保持光纖以偏振軸夾角45°接續而成。
5.如權利要求1所述的反射率測量系統，其特徵在於該信號處理單元包括一硬體部分和一軟體部分，該硬體部分包括一模擬電路和一數字電路，該硬體部分將檢測器輸出的電信號轉換為數位訊號，該軟體部分根據偏振保持光纖方向耦合器的分光比和反射光和參考光的數位訊號值計算出某一特定波長下的待測物表面反射率。
全文摘要
一種反射率測量系統，用於測量一待測物表面的反射率，其包括一光源、一偏振保持光纖、一偏振保持光纖方向耦合器、二分光計、二檢測器和一信號處理單元，該光源為無偏振光源，該偏振保持光纖方向耦合器包括一光入射端、一光出射端、一測量端和一參考光輸出端，該光入射端與該偏振保持光纖相連。其中，該二分光計的一端分別與自偏振保持光纖方向耦合器的光出射端和參考光輸出端相連，另一端與該二檢測器相連，該二檢測器的一端均與信號處理單元相連，另一端分別與二分光計相連，該測量端對正待測物表面。該反射率測量系統可準確測量待測物表面的反射率，尤其是曲面反射率。
文檔編號G01N21/55GK1746662SQ20041005148
公開日2006年3月15日 申請日期2004年9月10日 優先權日2004年9月10日
發明者林志泉 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司