本发明专利技术提供一种精度较高的应力测量装置，可以定量测定光学玻璃的应力大小、方向及分布。光学玻璃应力测量装置，包括共通光路干涉仪，还包括机架，所述机架包括一个框架和设置在框架上的扫面测试平台，所述共通光路干涉仪的激光接收单元和激光发射单元安装在所述机架上，并且激光接收单元和激光发射单元可同步前后移动和上下移动。本发明专利技术实现了光学玻璃应力大小和应力均匀性分布的定量测量，并且精度得到很大提高，分辨率达到０．０１ｎｍ，可测光学玻璃尺寸大大放宽。本发明专利技术还可很好的测定光学玻璃的光弹性系数，与其他带有砝码施压的偏光应力仪测定装置相比，载荷压力和应力的测定精度都有明显的提高，光弹性系数的测定精度可达±０．０３×１０↑［－１２］／Ｐａ。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光学玻璃应力测量装置及方法，特别是涉及一种精度较高的对光学玻璃 应力和应力均匀性分布进行测量的装置及其方法。
技术介绍
通常情况下，由于光学玻璃内部温度的不均匀使得原本各向同性的光学玻璃产生内部应 力，显现出类似晶体的双折射现象，即将一束偏振光分解为两束振动方向相互垂直的o光和e 光，且两者在该光学玻璃中的折射率也有所不同，出射后形成位相差(光程差)。这种双折 射光程差的存在，显示了光学玻璃内部存在应力，应力过大则不利于光学玻璃制品的冷加工 ，并且这种双折射光程差在光学玻璃通光面上各处都存在差异，显示了光学玻璃内部应力分 布的不均匀，使光学成像质量变差。因此光学玻璃的应力及其分布的测定就显得尤为重要。目前光学玻璃的应力测定主要还是使用偏光应力仪，有些已经加入了四分之一波片，可 以直接读出应力双折射的光程差数据，但其精度有限，尤其是对于应力较小或者通光厚度很 小的光学玻璃，其测定误差更大。目前在板玻璃和光学薄膜的测试领域出现了一种采用光外差法为原理的共通光路干涉仪 ，如图1所示，该共通光路干涉仪由稳定横向塞曼激光器l发出激光，经过半透半反镜2后分 成两路， 一路透射光依次经过同步旋转半波片3、光学玻璃样品4、第一偏光片5、第一激光 探测器6获取信号后送入位相计7;另一路反射光经过第二偏光片IO、第二激光探测器ll获取 信号后也送入位相计7，由位相计7通过A/D转化器8输入计算机9，来计算出前后两个信号的 位相差，即为该波长激光经过光学玻璃样品4时产生的位相差，同时通过同步旋转半波片3和 偏光片5也可找到相应快轴的方位角即应力方向。由于该干涉仪的光路分成了两路形成外差 形式，周围环境中的震动和气流干扰对两个光路的影响是一致的，将两个信号做差值比较后 即可消除外界环境因素的影响，其测量速度快、测量精度高。光学玻璃的应力分布的测量目前多为定性测量，而且偏光应力仪只能定性测定较小尺寸 的光学玻璃的应力分布情况；而对于大口径光学玻璃而言，凹面镜反射法虽然可以通过增大 凹面镜口径的方法来定性测定大口径光学玻璃的应力分布情况，但是大口径的凹面反射镜将 会导致整个测试光路变得非常长，要占用庞大的测试空间，而且随着测试空间的增大，环境 的干扰也会变得越来越明显，并且以上两种方法都无法或者很难测定出大口径光学玻璃的应力方向及其分布。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种精度较高的应力测量装置，可以定量测定光学玻 璃的应力大小、方向及分布。本专利技术还要提供一种上述装置的测量方法。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是光学玻璃应力测量装置，包括共通光路干涉 仪，还包括机架，所述机架包括一个框架和设置在框架上的扫面测试平台，所述共通光路干 涉仪的激光接收单元和激光发射单元安装在所述机架上，并且激光接收单元和激光发射单元 可同步前后移动和上下移动。进一步的，所述共通光路干涉仪中的稳定横向塞曼激光器、半透半反镜、同步旋转半波 片、第二偏光片、第二激光探测器放置在激光发射单元中；第一偏光片、第一激光探测器放置在激光接收单元中。进一步的，所述框架由两个横向传动丝杆和四个立柱组成，两个横向传动丝杆相互平行 ，并与四个立柱保持垂直，所述四个立柱是可以在垂直方向上下滑动的滑杆，所述激光发射 单元和激光接收单元分别安装在两个横向传动丝杆和四个立柱上。进一步的，在所述立柱上安装有光弹性系数测量装置。进一步的，所述光弹性系数装置包括框架、U型夹具和压力传感器，所述压力传感器设 置在U型夹具的正上方，所述压力传感器和U型夹具分别通过连接件安装在所述框架上。进一步的，在所述框架内设置有可上下移动的丝杆，可分别带动压力传感器和U型夹具 相向的上下移动。光学玻璃应力测量装置的测量方法，包括以下步骤1) 将光学玻璃应力样品放置在扫描测试平台上，在计算机上设置好自动扫描程序或手 动扫描程序，通过两个横向传动丝杆的前后移动和四个立柱的上下滑动，带动激光发射单元和激光接收单元的前后及上下移动，对光学玻璃应力样品进行逐点扫描；2) 位相计接收到两路信号后通过A/D转化器将光信号转换为电信号后输入计算机中，计 算机进行一系列的相应运算处理，计算并显示出各扫描点位的应力双折射光程差大小和方向 ，定量地获得光学玻璃应力样品通光截面上的应力的大小和方向分布情况。进一步的，上述步骤2后还有步骤3)将光弹性系数样品放入光弹性系数装置的U型夹具 中，通过电机旋转丝杆，使U型夹具和上面的压力传感器同时从上下两个方向相向移动，这 两部分的相向运动将会对光弹性系数样品的上下两点产生压力，该压力值由压力传感器读出并传送给计算机，然后再按照前述的步骤1和步骤2的方法测定不同载荷下光弹性系数样品中 心点的应力大小的数值，形成很多个载荷压力-光程差的数据对，即可按照光弹性系数测定 公式进行数据拟合并最终获得光弹性系数样品的光弹性系数。进一步的，所述光弹性系数样品的加工精度为圆柱体样品侧表面精磨、锥度不大于 1/100、不圆度不大于5/100、圆柱体样品通光面平行度不大于1/100。进一步的，所述光弹性系数样品的加工精度为厚度15±0. lmm、直径20±0. lmm。本专利技术的有益效果是本专利技术实现了光学玻璃应力大小和应力均匀性分布的定量测量，并且精度得到很大提高，分辨率达到0.01nm，同时在测试速度上有了明显提高，可测光学玻 璃尺寸大大放宽，尤其针对大尺寸光学玻璃移动困难的特点，大大降低操作难度，提高了测 试效率。本专利技术还可很好的测定光学玻璃的光弹性系数，与其他带有砝码施压的偏光应力仪 测定装置相比，载荷压力和应力的测定精度都有明显的提高，光弹性系数的测定精度可达士 0. 03X10—12/Pa。 附图说明图1是共通光路干涉仪的示意图。图2是本专利技术装置的主视图。图3是图2的侧视图。图4是光弹性系数装置的示意图。具体实施例方式将待测光学玻璃制成两种测试样品， 一种是测量玻璃应力的光学玻璃应力样品18，形状 可为长方体形，如图2所示，另一种是测量玻璃光弹性系数的光弹性系数样品22，形状为圆 柱体，如图4所示。如图2和图3所示，本专利技术的装置由共通光路干涉仪和机架组成，其中，共通光路干涉仪 中的稳定横向塞曼激光器l、半透半反镜2、同步旋转半波片3、第二偏光片IO、第二激光探 测器11放置在激光发射单元12中；第一偏光片5、第一激光探测器6放置在激光接收单元13中 ，位相计7、 A/D转化器8和计算机9外置于任意位置；机架包括一个四方体框架14和设置在四 方体框架14上的扫面测试平台16;四方体框架14由两个横向传动丝杆15和四个立柱组成；左 右两边的两个横向传动丝杆15相互平行，并与机架的四个立柱保持垂直，激光发射单元12和 激光接收单元13分别安装在两个横向传动丝杆15和四个立柱上，使得激光发射单元12中的稳 定横向塞曼激光器1发射的光源与激光接收单元13中的第一激光探测器6准直并同步前后移动 ;四个立柱是可以在垂直方向上下滑动的滑杆，使得激光发射单元12中的稳定横向塞曼激光器1发射的光源与激光接收单元13中的第一激光探测器6同步上下移动；扫描测试平台16与四 个立柱垂直，其大小可根据光学玻璃应力样品18的尺寸大小来制作。为了测定光学玻璃的光弹性系数，本专利技术将光本文档来自技高网...
【技术保护点】
光学玻璃应力测量装置，包括共通光路干涉仪，其特征在于，还包括机架，所述机架包括一个框架（１４）和设置在框架（１４）上的扫面测试平台（１６），所述共通光路干涉仪的激光接收单元（１３）和激光发射单元（１２）安装在所述机架上，并且激光接收单元（１３）和激光发射单元（１２）可同步前后移动和上下移动。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：田丰贵，胡熔，张祖义，
申请(专利权)人：成都光明光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]
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