有机聚合物光波导有效折射率的测量
光学材料折射率的测定
光学材料折射率的测定摘要：折射率是光学材料的重要参数之一，在科研和生产实际中常需要测量它。
测量折射率的方法可分为两类：一类是应用折射率及反射、全反射定律，通过准确测量角度来求折射率的几何光学方法，如最小偏向角法、掠入射法、全反射法和位移法等。
另一类是利用光通过介质（或由介质反射）后，透射光的相位变化（或反射光的偏振态变化）与折射率密切相关的原理来测定折射率的物理光学方法，如布儒斯特角法、干涉法、椭偏法等。
关键词：最小偏向角 偏振 全反射 分光计引言：本实验要求综合已学过的光学知识和基本实验操作，查阅有关资料，拟定实验方案，完成对各种待测样品的折射率测定，从而对光学材料折射率的测量，在原理和方法上有更全面的认识。
加深对分光计、阿贝折射仪、迈克尔孙干涉仪等光学仪器使用方法的了解。
一、最小偏向角法【实验原理】由图1的三棱镜光路图，可以证明：2sin 2sinsin sin min 11A Ar i n +==δ其中A 是三棱镜的顶角，δmin 是出射光在i 1=i 2时的最小偏向角。
由上式可见，只要测得三棱镜的顶角A 和对钠黄光的最小偏向角δmin ，便可间接测出对该波长的光的折射率n 。
【实验步骤】① 调节分光计到使用状态，打开汞灯照明平行光管，找到折射光谱② 对准某条谱线，转动游标盘和望远镜跟踪此谱线，当其不再继续移动而反向移动时，记录游标盘读数θ1、θ2③ 测定入射光方向，将望远镜对准平行光管，使分划板十字竖线对准狭缝中央，读出此时两游标的读数θ1'、θ2'，则最小偏向角δmin 为：()()[]'2122'11min θθθθδ-+-=④ 重复测量，求平均值⑤ 由公式可求出三棱镜对钠光的折射率n 【实验数据】λ （nm ）出射光 入射光 δmin n θ1θ2θ1'θ2'91°25′ 271°26′ 144°54′ 324°53′ 53°28′ 496 92°38′ 272°40′ 144°54′ 324°53′ 52°15′93°30′273°28′144°54′324°54′51°25′图1 三棱镜中的光路图577 93°48′ 273°48′ 144°54′ 324°54′ 51°06′ 93°52′ 273°50′ 144°54′ 324°53′ 51°00′94°20′274°22′144°55′324°53′50°33′表格1.6411.6421.6431.6441.6451.6461.6471.6481.649570580590600610620630波长折射率二、掠入射法【实验原理】如下图所示，用单色面扩展光源（钠光灯前加一块毛玻璃）照射到棱镜AB 面上。
折射率的检测方法及其折光仪与制作流程
本技术公开了一种折射率的检测方法及其折光仪，包括棱镜头、壳体、棱镜、绝热压板、CCD板、接头、散热片、主板以及后盖板，CCD板、CCD传感器、接头和光源均电性连接主板，其折射率检测方法为主板将接收自CCD板传输的光信号转换为光能分布曲线图，根据计算出的动态幅值与初始幅值二次计算得到像素位置，根据事先测量得到的二次标定公式计算出折射率，根据设定的上下限值以及目标值与计算得到的折射率值进行对比，向外发送警报启闭信号、开关启闭信号以及开度信号，该检测方法灵敏度高，该折光仪整体结构紧凑，体积小巧，方便调试拆卸，生产成本与运输成本更低。
权利要求书1.一种折射率的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：将折光仪放置在无外在光源的空气中，启动折光仪，折光仪中的光源发出的光线照射到棱镜-空气界面被反射至CCD传感器中，CCD传感器将接收到的光信号发送至主板，主板将其转换为初始光能分布曲线图后计算出初始幅值A，关闭折光仪；将折光仪安装在流通有待测溶液的管道接口中，开启折光仪，并设定好折射率上限值、折射率下限值以及目标折射率；折光仪的光源开启，光线经棱镜-待测溶液界面反射至CCD传感器中，CCD传感器将接收到的光信号发送至主板，主板将其转换为检测光能分布曲线图，计算出动态幅值B，并根据公式，1.0≤K≤2.0，运算得到临界角值C，再将临界角值C转换为像素坐标X值后通过二次标定法得到当前折射率Y值；当待测溶液折射率高于或低于折射率上限值或折射率下限值时，主板通过接头向外设的警报装置发出警报信号以及向外设的开关组件发送加稀释液或加原液信号，并且对于需要连续补充液体的工况时，主板通过目标折射率与测量得到的折射率之差向外设的开关组件发送开度信号，差值越大开度越大，差值越小开度越小。
2.根据权利要求1所述的一种折射率的检测方法，其特征在于，CCD传感器将接收到的光信号转换成模拟电流信号传输至主板，主板将其进行放大和模数转换后得到光能分布曲线图；主板根据初始光能分布曲线图和公式计算出初始幅值A，式中，i1为初始光能分布曲线时CCD第1像素的幅值，i2为初始光能分布曲线时CCD第2像素的幅值，in为初始光能分布曲线时CCD第n像素的幅值，n为像素的数量，30≤n≤80；主板根据检测光能分布曲线图和公式计算出动态幅值B，式中，j2500为检测光能分布曲线时CCD第2500像素的幅值，i2499为检测光能分布曲线时CCD第2499像素的幅值，j2500-m 为检测光能分布曲线时CCD第2500-m像素的幅值，m为像素的数量，30≤m≤80；主板根据二次标定公式计算出当前折射率 Y值。
毕业设计论文—有机聚合物波导的热光效应研究剖析
南京邮电大学毕业设计（论文）题目有机聚合物波导的热光效应研究专业光电信息工程学生姓名陆赛班级学号指导教师王瑾指导单位光电工程学院日期：年月日至年月日毕业设计（论文）原创性声明本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文），是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
除文中已注明引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本研究做出过重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明并表示了谢意。
论文作者签名：日期：年月日摘要本文围绕有机聚合物的热光效应进行研究，致力于提高热光型器件的热光调制效率。
所谓热光效应，指的是光学介质的折射率随着温度变化而发生变化的物理效应。
利用有机聚合物材料的热光效应研制和开发的热光型光电子器件极化依赖性极小，这是电光性光电子器件无法比拟的。
结合有机聚合物光电子器件制作工艺的优越性，热光型光电子器件实际应用中有相当强的竞争力。
因此，对聚合物光波导中的热光效应的研究具有重要现实意义。
本文通过建立对聚合物光波导器件的热学模型，研究聚合物材料内的热传导和温度场线，分析热电极结构参数与热光调制效率的关系，并对热电极的结构进行优化，从而提高热光调制效率。
主要工作如下：（1）举出一种标准的热光型器件的模型，并根据其构造建立起了热学模型，对其温度场和折射率分布进行稳态分析。
（2）利用comsol软件进行仿真，计算出器件在非均匀温度场下的有效折射率，绘制出器件有效折射率与电极温度的关系图。
（3）针对标准器件的电极和尺寸提出了改进方案，在改变了电极结构参数后分析有效折射率的改变，得到了比较优化的电极参数和器件尺寸。
关键词：热光效应；温度场线；有效折射率；热电极；ABSTRACTThe so-called thermo-optic effect, referring to the physical effects of optical media whose refractive index changes follow the temperature. The polarization-dependence of the thermal-optical optoelectronic devices which are developed by utilizing thermo-optic effect of organic polymer materials, which is batter than the devices utilizing elect-optical. Combine the advantages of the production process of organic polymer optoelectronic devices, the thermo-optical optoelectronic devices are very competitive in the practical application . Therefore,the research of thermo-optic effect of the polymer optical waveguide has important practical meaning.In this paper a thermal model of polymer optical waveguide devices was set up .with this the heat transfer and temperature field line in the polymer material was reseached, and the relationship between the structure parameters of thermal electrode and the efficiency of thermo-optic modulation was analyzed. Thus the thermal electrode structure was optimized to improve the efficiency of the thermo-optic modulation.The main work is as follows：（1）Establishing a standard thermo-optic device model according to its structure, obtaining the temperature field and the refractive index distribution by steady simulation.（2）Using COMSOL software, calculating the effective refractive index of device in a non-uniform temperature field , drawing out a diagram of effective refractive index of device for different electrode temperatures .（3）Improving the electrode design and the size of the standard device. Analyzing the change of effective index after changing the electrode structures, and putting forward a optimize parameters of the electrode structure and the size of the device.Key words：thermo-optic effect；Temperature field line；Effective refractive index；thermal electrode目录第一章绪论 (1)1.1研究有机聚合物波导的热光效应的目的和意义 (1)1.2有机聚合物波导热光效应的研究概况 (2)1.3本文的工作 (4)第二章对有机聚合物波导器件进行热学分析 (5)2.1引言 (5)2.2热传导学原理 (5)2.3搭建热光器件的热学模型 (6)2.4热光器件的热学模拟 (7)2.5本章小结 (9)第三章对有机聚合物波导 (10)3.1引言 (10)3.2聚合物材料的折射率分布 (10)3.3分析电极温度与器件有效折射率的关系 (11)3.4本章小结 (12)第四章对电极参数进行优化 (13)4.1引言 (13)4.2分析电极参数改变对热光调制效率的影响 (13)4.3本章小结 (16)结束语 (17)致谢 (18)参考文献 (19)附录 (20)第一章 绪论1.1 研究有机聚合物波导的热光效应的目的和意义随着有机聚合物材料的出现和发展，将人们的目光吸引到了有机聚合物材料的热光效应上来。
聚合物 折射率的测试
聚合物折射率的测试
聚合物的折射率测试是一种重要的实验手段，用于确定材料对光的折射能力。
这项测试通常涉及使用折射计或其他光学仪器来测量光线穿过聚合物样品时的折射角度，并根据斯涅尔定律计算出折射率。
在进行测试时，需要注意以下几个方面：
1. 实验装置，通常使用的折射率测试装置包括折射计、自制的折射仪或其他光学仪器。
这些装置需要精确校准，以确保测试结果的准确性和可靠性。
2. 样品制备，在进行折射率测试之前，需要准备聚合物样品。
样品应该尽可能平整、无气泡和杂质，并且具有一定的厚度，以确保测试结果的准确性。
3. 测量过程，在实验中，需要确保光线垂直穿过样品，并记录光线进入和离开样品时的角度。
这些角度将用于计算折射率。
4. 数据处理，一旦测量完成，需要对收集到的数据进行处理和分析，通常使用斯涅尔定律的公式来计算折射率。
此外，还需要考虑温度和湿度对测试结果的影响，并进行相应的修正。
5. 应用和意义，聚合物的折射率是其光学特性的重要参数，对
于材料的选择、设计和应用具有重要意义。
通过准确测量和了解聚
合物的折射率，可以帮助我们更好地理解和利用这些材料在光学、
电子和其他领域的性能。
总的来说，聚合物折射率的测试是一项复杂而重要的实验工作，需要仔细的实验操作和精确的数据处理，以获得准确可靠的结果。
通过这些测试，我们可以更好地认识和应用聚合物材料的光学性质。
折射率均匀性测试步骤(精)
四步法测试折射率均匀性操作步骤一、测前准备1.双击“均匀性测试”图标，打开软件。
2.单击“参数设置”按钮，对样品的长度，宽度，折射率等参数进行设置。
注意：(1) 这些参数在计算中将被使用，必须输入准确。
(2) 输入参数的单位为mm，计算结果也以mm表示。
3.在参数数字设置中，将“自动识别边界”、“消离焦”前面的方框中的√去掉、不选择拟合，单次采样的重复次数可以选择1－4次。
4.参数输入完成后请检查确认。
5.单击“移相采样”按钮，显示主操作界面。
6.单击“实时显示”，出现动态干涉条纹。
单击软件面板或仪器控制面板上方的调整/测试切换键以显示初调光路的图像。
二、光路调整准备1.将三个光学元件（标准透射平板、被测样品、标准反射平板），按图1准备好。
2.每个进入光路的反射面都会出现一个光点（标准镜的非工作面镀制减干涉仪主机反射膜，所以反射亮点比较弱），仔细调整每一个光学元件，观察其各个反射面的反射光点位置与变化规律，做到心中有数；注意：被测样品的两个表面的反射光点必须区分开，一般需要2’～15’，图1 测试光路准备否则出现干涉条纹重叠，则无法进行测试（可使用单次测试方法进行）。
3. 将标准透射平板的标准面调到中央，切换到测试光路，检查光斑无切割（如有切割，则需要进行微调）；4. 切换到初调光路，将被测样品前表面的反射光点调整到中央并与标准透射平板的标准面光点重合；再切换回去，把前表面的干涉条纹调到最少。
5. 确定区域。
首先锁定干涉图，单击区域选择按钮，其次在干涉图区域双击鼠标左键（显示出区域框），拖动九个控制点来调整区域框的大小，然后按确定。
注意：有效的区域范围应该是被测样品实际使用区域，应该比干涉区域稍小（图2）。
三、测试1. 测试分四步进行（图3），每次测试前必须按图调整好光路，多余的反射光点必须通过倾斜调整出光路，或用纸张挡掉。
2. 除首次测试前外，不得改变所选区域（保证测试区域的一致性），亦不得移动各个光学元件的调整架，只能进行倾斜调整。
折射率测量方法
折射率测量方法嘿，朋友们！今天咱就来聊聊折射率测量方法这档子事儿。
你说折射率这玩意儿，看不见摸不着的，可它又实实在在重要得很呢！就好像空气，平时感觉不到它，没了它可不行。
那怎么测量它呢？咱先说一种常见的方法，叫折射定律法。
这就好比你走路，从这边到那边，知道起点和终点，就能算出你走的路线啦。
通过测量光线入射角和折射角，再利用一些公式，就能把折射率给算出来啦！你想想，是不是有点神奇？就像变魔术一样，几个角度一测，折射率就乖乖现形了。
还有一种方法呢，是利用全反射。
这就好比你站在一个陡坡边上，再往前走一点就会掉下去，那个边界就是全反射的点。
通过找到这个点，咱也能算出折射率呢。
是不是很有意思呀？再说说干涉法，这就像两个人跳舞，他们的步伐有规律地相互配合，通过观察这种规律，我们就能了解到很多信息。
利用光的干涉现象来测量折射率，是不是感觉特别高大上？还有一些其他巧妙的方法呢，每种方法都有它独特的地方。
就好像不同的工具，都能帮我们完成测量折射率这个任务，但各有各的优势和适用场景。
比如说，在一些特定的环境下，某种方法可能特别好用，能快速准确地给出结果；而换个环境，可能就得换一种方法了。
这就跟咱过日子一样，不同的情况得用不同的办法应对，不能死脑筋呀！那咱为啥要费这么大劲去测量折射率呢？这用处可大啦！在光学领域，它就像一把钥匙，能打开好多知识的大门呢。
从眼镜的制作，到各种光学仪器的研发，都离不开对折射率的准确测量。
没有它，那些神奇的光学现象和实用的光学产品可就没法出现啦！所以说呀，折射率测量方法可真是个宝呀！我们得好好研究它，掌握它，让它为我们的生活和科技发展服务。
别小看这些看似复杂的方法，它们背后可是有着无尽的奥秘和乐趣等着我们去探索呢！你难道不想去试试，看看自己能不能玩转这些测量折射率的方法吗？反正我是觉得挺好玩的，挺值得去钻研的呢！。
有机聚合物光波导有效折射率的测量
１光波导薄膜厚度和折射率的测量有效折射率是表征光波导的重要参数，知道了有效折射率，才能计算波导的传播常数，进而根据光波导的色散方程计算波导介质的厚度、介电系数等其它参数。
因此,通过测量光波导的有效折射率计算波导波膜厚度和折射率对波导器件的设计具有十分重要的意义。
[实验目的]1． 了解聚合物光波导结构，学习介质平板波导理论； 2． 掌握测量有机聚合物光波导有效折射率的方法； 3． 熟悉棱镜耦合激发导模的实验方法。
[实验原理]1．介质平板波导理论如图1所示的三层平板波导的TM 模色散方程可写为：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=--κκπκq n n p n n m h 2321122211tan tan 式中：()2122120βκ-=n k()2122202n k p -=β()123202n k q -=β其中β为传播常数。
0k 为真空中的波矢，λπ20=k ，λ为实验中所用激光的波长（λ=650nm ）。
1n 、2n 分别为波导薄膜、衬底（空气）的的折射率，3n 为覆盖层（银膜）的复折射率，1723-=n 。
h 为薄膜厚度。
导模有效折射率eff n 定义为：0k n eff β=因而测得了eff n ，便知道了传播常数β。
对于多模波导，若知道了三个模的1-m β、m β、1+m β，便可联立当模序数为m-1、m 、m+1时的超越方程（1），⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=++-++-+---------1123211112221112321122211112321111222111tan tan )1(tan tan tan tan )1(m m m m m m m m m m m m m m m q n n p n n m h q n n p n n m h q n n p n n m h κκπκκκπκκκπκ 求出波导薄膜的厚度h 和折射率1n（1） （2）（3）（4）（5）（6）２2．棱镜耦合棱镜耦合法是在波导中激发导模的一种重要方法。
聚合物热光系数的测量
光学专题实验之一聚合物热光系数的测量热光系数大的导波材料可用于制作光开关，而光开关是实现全光网络的基本器件之一。
因此，测量材料的折射率随温度变化的特性，推导出材料的热光系数，对于光开关的研制，具有十分重要的意义。
另一方面，V 棱镜测折射率的原理也是常用光学仪器WYV-V 棱镜折射仪的基本原理，因此，通过本实验也能增进有关的光学应用知识的了解。
[实验目的]1． 了解材料折射率与温度的关系2． 掌握V 棱镜测折射率的原理[实验原理]1． 材料折射率与温度的函数关系M.玻恩《光学原理》中的洛伦兹-洛伦茨公式，给出了分子的平均极化率α对分子数密度和材料的折射率n 的依赖关系： N 214322+−=n n N πα 其中，分子的平均极化率α是作用在一个分子上的有效场E ′r 与分子在场作用下所建立的电偶极矩P r 之间的比例系数：E P ′=r r α当材料温度发生变化时，分子的平均平动动能随之变化，这将导致分子数密度变化，而且，由于作用在一个分子上的有效场是对大量分子的区域取平均而得到的场，它也依赖于分子数密度，因此，根据洛伦兹-洛伦茨公式，当温度变化时，材料的折射率也将随之变化。
假设折射率随温度N E ′r N n T 变化的函数关系为；)()(T f T n =用泰勒级数将上式在（即20℃）点展开：K T 2930=L L +−′′+−′+=200000))((!21))(()()(T T T f T T T f T f T n 由于绝大多数材料的折射率随温度的变化很小，因此，一般情况下可近似为：))(()()(000T T T f T f T n −′+=并且，将折射率随温度变化的一阶导数)(T n )(0T f ′称为热光系数。
许多材料的热光系数在一定的温度范围内是常数,材料折射率与温度呈线性关系。
例如，常用的冕牌玻璃K5的热光系数分别为，74℃（-60～/107−×20℃）和83℃（20～120℃）。
测折射率的方法
测折射率的方法
测量材料的折射率是很重要的，因为它可以帮助我们了解物质在不同光学环境中的光传播行为。
下面是几种测量折射率的方法：
1. 折射计法：这是最常用的方法之一。
它使用一个折射计来测量光线穿过材料时的折射角，并根据 Snell 定律计算出折射率。
这种方法对透明材料最有效。
2. 自准直法：这种方法也是用于透明材料的。
将光线从一个材料中传输到另一个材料中，然后测量光线的偏转角度。
根据偏转角和Snell 定律，可以计算出折射率。
3. 等弦法：这种方法适用于不透明的材料。
将光线从一个材料中传输到另一个材料中，然后测量光线的弯曲程度。
通过比较这个弯曲程度与一个已知折射率的材料的弯曲程度，可以计算出未知材料的折射率。
4. 衰减法：这种方法用于测量非均匀材料的折射率。
将光线从一个材料中传输到另一个材料中，并测量光线在材料中传播的距离和强度。
通过比较已知折射率的材料的数据，可以计算出未知材料的折射率。
以上是常见的几种测量折射率的方法，不同的材料和实验条件需要选择合适的方法。
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聚合物光波导研究讲解
分类号学号M201072843 学校代码10487 密级硕士学位论文新型聚合物光波导的研究独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
保密□，在年解密后适用本授权书。
本论文属于不保密□。
（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要伴随着当今社会的进步和发展，通信必然会朝着超大容量、超长距离的方向发展。
传统的电互连存在着很多限制其发展的因素，而光互连与之相比，则有着损耗低、容量大、带宽高、无串扰、抗电磁干扰等优点，因此，电互连将会逐渐的被光互连所取代。
光波导是光互连中的重要器件，制作光波导的材料有铌酸锂晶体、半导体和聚合物等等，聚合物材料因其加工工艺简单，价格低廉，易集成，驱动电压小等特点，引起了广泛关注。
近年来，聚合物光波导的研究已成为学术界的一个热点。
本论文首先用几何光学方法和波动光学方法分析了光在平板波导中的传播特性，并介绍了分析矩形波导的马卡梯里方法。
然后利用OptiBPM软件对矩形波导、梯形波导、渐变型波导进行了仿真模拟，着重对渐变型波导进行仿真，验证了渐变型波导的传输损耗比阶跃型波导的传输损耗低很多，并分析了芯层与包层的折射率差、梯形波导的倾斜角、参数g对光在波导中传播特性的影响。
折射率的测量与运用
折射率的测量与运用1、周凯宁，肖宁，陈棋，钟杰，李登峰《3种测量三棱镜折射率方法的对比》实验室研究与探索，第30卷第4期，第22--26页，2011年4月摘要：为了提高实验效率，并找一种更加简捷的测量三棱镜折射率方法，对垂直底边入射法进行了研究，并和传统的最小偏向角法和全反射法进行了比较。
垂直底边入射法让入射光线垂直于三棱镜顶角的临边入射，通过测量出射角度间接测量三棱镜折射率。
比较了3种方法操作的简繁程度、测量数据的准确性和结果不确定度。
实验结果表明，垂直底边入射法的操作较之传统方法更加简便，数据和最小偏向角法的结果符合很好，数据准确性次于最小偏向角法。
最小偏向角法在数据的准确性方面优于其他两种方法．全反射法的不确定度明显高于其他2种测量方法。
采用垂直底边入射法可以有效地达到简化测量三棱镜折射率的目的。
2、黄凌雄，赵丹，张戈，王国富，黄呈辉，魏勇，位民《Er ：SGB 晶体主轴折射率测量》人工晶体学报，第35卷第3期，第442--448页，2006年6月摘要：根据Er ：sbGd(BO ，)，(Er ：sGB)的透过率曲线粗略估计了该晶体的折射率，再利用白准直法，精确测量了30—170℃范围内，O ．4880m μ、O ．6328m μ、1．0640m μ、1．338m μ等波长下Er ：sGB 晶体的主轴折射率，得到seumeier 方程并计算了1319m μ下Er ：sGB 晶体的主轴折射率，与实验测量的结果进行比较，两者的差异不大于2×410-，处在测量误差的范围内，验证了实验结果的可靠性。
3、杨爱玲，张金亮，唐明明，孙步龙《LFI 法测量半透明油的折射率》光子学报，第38卷第3期，第703--704页，2007年摘要：LFl 方法曾被用来测量大直径光纤的折射率．用一半盛油一半为空气的毛细管代替光纤，并用聚焦的条形光束照射毛细管，空气与油的干涉奈纹同时产生．根据空气的条纹可以确定参数6，根据一组已知折射率的标准样品可确定另一参数f ，同时可以建立标准液体最外条纹的偏折角与折射率的标准曲线．对于未知折射率的样品，一旦测量出其最外条纹的偏折角，从标准曲线上就可以读出其折射率．实测了一组半透明油的折射率，其结果与阿贝折射仪测量结果接近．4、廖焕霖，罗淑云，王凌霄，彭吉虎，吴伯瑜，沈嘉，高悦广，宋琼《LiNbo 。
折射率的测定及应用
折射率的测定及应用折射率是指光线由一种介质穿过后，在另一种介质中传播时，光线的传播速度的相对变化。
测定折射率的方法有很多种，常用的方法有折射角法、楞次法、光栅法等。
折射角法是最简单直接的测定折射率的方法。
在一个已知折射率的介质中，以不同角度照射另一个待测介质，测量入射角和折射角，根据斯涅耳定律可以计算出待测介质的折射率。
该方法适用于透明介质。
楞次法是一种经典的测定折射率的方法。
它利用透明介质的直径和焦距之间的关系来确定折射率。
首先，在光斑的中心线上放置一个光源，使光线通过一个接近球状的球面透镜或凸透镜，然后在该透镜的最薄处加上一个干涉楞次，通过调整球面的半径、球面外侧的介质的折射率等参数，可以直接测量出介质的折射率。
光栅法是用于测定折射率的一种精确的方法。
一般使用的光栅是利用激光刻蚀的光栅，将光栅放在一个特殊的夹持装置中。
当光线通过光栅时，会发生衍射现象，根据不同波长的光，衍射角度不同，通过测量衍射角度和入射角度，就可以确定出不同波长的折射率。
除了用于测定折射率以外，折射率还有很多实际应用。
其中最常见的应用就是光学器件中的透镜设计。
透镜是利用光在不同介质中传播速度不同的特性来实现光线的聚焦或反射，从而实现图像的放大、缩小、聚焦等功能。
折射率的高低直接影响了透镜的性能和效果。
此外，折射率还在光导纤维的设计和制造中扮演着重要的角色。
光导纤维是一种利用光线在介质中反射的原理传输信号的器件，其核心部分是由高折射率材料制成的，而外包层则是由低折射率材料制成的。
通过这个设计，可以实现光信号在光导纤维中的长距离传输。
此外，折射率还在光学涂层和薄膜的设计和制备中起到重要的作用。
光学涂层和薄膜是在光学器件表面上添加一层特殊的材料，来实现特定的光学效果，如反射光、透明光、滤光等。
通过调整涂层的厚度和材料的折射率，可以实现对特定波长光的选择性反射或透过。
总之，折射率的测定及应用有很多种方法和领域。
通过准确测定折射率，可以更好地理解和应用光学现象，设计和制造出优质高效的光学器件和材料。
光波导基模等效折射率
光波导基模等效折射率
导的基模等效折射率是指在波导中传播基本模式（即最低阶模式）的等效折射率。
光波导中，光常是通过全反射来传播的，这种传播的特性可以用等效折射率来描述。
等效折射率是指在光波导中，如果光是在无限宽的介质中传播而产生相同的相位变化，那么这个介质的等效折射率就是光波导的等效折射率。
光波导的基模等效折射率是光波导中最重要的参数之一，用于描述光在波导中的传播特性。
通常用符号neff表示。
它的值取决于波导的结构、材料的折射率、波导的几何形状等参数。
基模等效折射率的大小决定了光在波导中的传播速度和传播距离，因此对于光波导器件的设计和分析具有重要意义。
有机聚合物光波导的研制
第28卷 第2期2005年6月电 子 器 件Chinese Journal of Elect ron Devices Vol.28 No.2J un.2005F abrication of Optical Organic Polymer W aveguidesL I N G Yun ,Z H A N G Tong ,CU I Yi 2pi ng(A dvanced Photonics Center ,N anj ing 210096,China )Abstract :Polymer opto -elect ronic devices are very p ro mising in t he field of optical communication and in 2terconnection.Optical polymer waveguide becomes a hot spot and particularly att ractive in integrated opti 2cal waveguide devices because t hey have t he advantages on easy integration ,rapid processibility and low co st.Much effort has been ,and much more is going to be ,p ut on polymer devices.The paper int roduces two p rocessing techniques to fabricate optical organic polymer waveguides.K ey w ords :p rocessing techniques ;polymer ;waveguides.EEACC :4130;0560有机聚合物光波导的研制凌 云,张 彤,崔一平(先进光子学中心,南京210096)收稿日期:2004212220基金项目:教育部重点项目(104196)。
-聚合物材料在红外波段的折射率的测量
豆 丁 推 荐 ↓精 品 文 档聚合物材料是目前光通信领域中的研究热点，材料对于各个波段的折射率则是其重要的光学性能参数，而通讯波段主要在红外区，因此测量材料对于红外波段的光的折射率具有重要的意义。
１ 测量原理对于聚合物材料的折射率的测量，我们使用的是光波导参数测量仪，先将材料旋涂到硅片上形成波导片，再借助于波导参数测量仪对其进行测量。
仪器装置如图１所示。
光在波导层中传播，其光场是振荡的，以指数衰减的形式存在。
图２是一个三层平板波导结构，210,,n n n 为各层的折射率。
对于传播常数的测量则是使用棱镜耦合原理，如图３所示。
在这样的激发模式下，导模激发时耦合波导的匹配条件为：βϑ=p p n k sin 0。
这样中图分类号：ＴＵ７文献标识码：Ａ文章编号：１６７４－０９８Ｘ（２０１０）０３（ｂ）－００２２－０１测量传播常数就转化为测量导模激发时的入射角p ϑ。
当导模激发时，由于入射光大部分能量耦合进入波导，反射光光强骤减，监测反射光光强的探测器能敏锐地捕捉到这一变化，再借助于ϑϑ2转台对转过角度的精密测量，我们就可以准确地测出导模激发时的入射角了。
图４为实验测出的反射光光强与入射光角度的关系曲线（ＡＴＲ谱线）：图中曲线的尖谷位置就是导模激发的位置。
２ 材料对于红外波段的光的折射率的测量棱镜耦合方式的关键是棱镜与波导层之间的空气层要很薄，我们通过一个小圆球顶在硅衬底的背面挤压波导层和棱镜之间的空气隙来制造一个耦合点，只有入射光打在耦合点上时，才能激发导模，对于可见光来说，调整光路使入射光打在耦合点上并不困难，但对于红外波段的光，由于非可见，这就给测量带来了困难。
而光通信的波段范围主要是红外波段，要测量聚合物材料在这些波段的折射率，就必须克服这个困难。
通过实验中的摸索，笔者找出了一个在一般实验条件下测量材料对于红外波段的折射率的方法：首先，我们发现通过ＣＣＤ摄像头配合对应的视频软件可以看到红外波长的激光打在障碍物上的光点，如图５所示，而ＣＣＤ摄像头及其软件非常容易获得且价钱也很便宜。
折射率的测量
测量物体折射率的几种方法摘要：系统而详细地介绍了测量液体和固体折射率的三种方法——掠面人射法、插针法、分光计法，并对其原理和特点进行了分析，这些测量方法都具有原理简单易懂、测量设备和操作方法简便可行的特点 关键词：固体；液体；折射率；测量方法 引言折射率是物质的重要光学参数之一，借助折射率能了解物质的光学性能、纯度、浓度以及色散等性质，其他的一些参数(如热光系数)也与折射率密切相关。
在化工、医药、食品、石油等工业部门及高校实验中，经常要测定一些液体和固体的折射率。
因此，对固体和液体折射率的准确测量，在许多领域都有重要意义。
在固体和液体折射率的测量方法中，有通过测量光线透过三角形样品的最小偏转角法，有通过测量液体和棱镜交界处的临界角法等许多方法。
本文着重介绍测量液体和固体折射率的三种简单实用的方法，给出给中方法的点典型实验装置图，分析给自的实验原理，并对这些方法的特点进行比较，从而得出这些测量方法都具有简单易懂、测量设备和操作方法简便可行的特点。
1 阿贝尔折射仪（略面入射法）阿贝尔折射仪测量液体的折射率是根据全反射原理，通过测量处于临界光线的出射角，从而计算出待测液体的折射率。
1.1 测量原理简介用阿贝折射仪测量折射率，利用的是全反射原理(见图1)。
由图（1）可知：0sin i n n = （1） θγsin sin 0=n （2）γ+=A i 0 或 γ-=A 0i （3）根据图（1）所示情况，（3）式取“-”号；反之，取“+”号。
最后可计算被测玻璃的折射率：（4）式的符号取法与(3)式相同。
由测量原理可知，本方法所测试样的折射率必须小于0n。
1.2 仪器简介阿贝折射仪的光学系统由望远系统和读数系统组成，如图（2）所示。
望远系统。
光线进入进光棱镜1与折射棱镜2之间有一微小均匀的间隙，被测液体就放在此空隙内。
当光线（太阳光或日光灯）射入进光棱镜1时便在磨砂面上产生漫反射，使被测液层内有各种不同角度的入射光，经折射棱镜2产生一束折射角均大于出射角度i的光线。
聚合物光纤折射率分布的显微成像测量方法
聚合物光纤折射率分布的显微成像测量方法
马辉;周大程;明海;孙晓红;张永生;黄文财;谢建平
【期刊名称】《光电工程》
【年(卷),期】2003(030)005
【摘要】结合多模聚合物光纤芯径粗(1mm)的特点,考虑传输损耗小的泄漏模式,对泄漏模修正理论进行简化,并用简化的结果对显微成像法获得的光纤端面出射光强分布进行处理,恢复出其折射率分布,该方法的测量精度在10-3.以上.
【总页数】4页(P21-24)
【作者】马辉;周大程;明海;孙晓红;张永生;黄文财;谢建平
【作者单位】中国科学技术大学物理系,安徽,合肥,230026;中国科学技术大学物理系,安徽,合肥,230026;中国科学技术大学物理系,安徽,合肥,230026;中国科学技术大学物理系,安徽,合肥,230026;中国科学技术大学物理系,安徽,合肥,230026;中国科学技术大学物理系,安徽,合肥,230026;中国科学技术大学物理系,安徽,合肥,230026【正文语种】中文
【中图分类】TN253
【相关文献】
1.梯度型聚合物光纤预制棒折射率分布的间接测试 [J], 丁文;钟力生;储九荣;徐传骧;王寿泰
2.梯度型聚合物光纤中折射率分布的洛仑兹函数模型应用 [J], 储九荣;温序铭;丁文;徐传骧
3.梯度型聚合物光纤中折射率分布模型的修正 [J], 储九荣;钟力生;徐传骧
4.一种制备梯度型聚合物光纤预制棒的新方法及其折射率分布的调控 [J], 马素德;钟力生;王薇;胡波;徐传骧
5.梯度折射率分布聚合物光纤制备工艺的进展 [J], 郭毅;李庆春;信春玲
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１
光波导薄膜厚度和折射率的测量
有效折射率是表征光波导的重要参数，知道了有效折射率，才能计算波导的传播常数，进而根据光波导的色散方程计算波导介质的厚度、介电系数等其它参数。
因此,通过测量光波导的有效折射率计算波导波膜厚度和折射率对波导器件的设计具有十分重要的意义。
[实验目的]
1． 了解聚合物光波导结构，学习介质平板波导理论； 2． 掌握测量有机聚合物光波导有效折射率的方法； 3． 熟悉棱镜耦合激发导模的实验方法。
[实验原理]
1．介质平板波导理论
如图1所示的三层平板波导的TM 模色散方程可写为：
⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=--κκπκq n n p n n m h 232
1122211
tan tan 式中：
()2
122120βκ-=n k
()
2
12
2202n k p -=β
()
123
202n k q -=β
其中β为传播常数。
0k 为真空中的波矢，λπ20=k ，λ为实验中所用激光的波长（λ=650nm ）。
1n 、2n 分别为波导薄膜、衬底（空气）的的折射率，3n 为覆盖层（银膜）
的复折射率，172
3-=n 。
h 为薄膜厚度。
导模有效折射率eff n 定义为：
0k n eff β=
因而测得了eff n ，便知道了传播常数β。
对于多模波导，若知道了三个模的1-m β、m β、1+m β，便可联立当模序数为m-1、m 、m+1时的超越方程（1），
⎪⎪⎪
⎪⎩
⎪⎪⎪
⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪
⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=++-++-+---------112321111222111232112221111232
1111222111tan tan )1(tan tan tan tan )1(m m m m m m m m m m m m m m m q n n p n n m h q n n p n n m h q n n p n n m h κκπκκκπκκκπκ 求出波导薄膜的厚度h 和折射率1n
（1） （2）
（3）
（4）
（5）
（6）
２
2．棱镜耦合
棱镜耦合法是在波导中激发导模的一种重要方法。
棱镜耦合的原理如图2所示。
棱镜耦合条件为：
βθ=p p n k sin 0
Fig.2 棱镜耦合原理图
本实验中棱镜的折射率p n =1.75。
当耦合条件满足时，大部分能量进入波导，反射光强骤减，在反射屏上能观察到一条弯曲的线，即m-line 。
这时就认为导模被激发了。
[实验仪器]
半导体激光器、起偏器、探测器、θθ2-仪、计算机。
[实验内容]
1．有效折射率测量的实验方法
有效折射率的传统测量方法是采用m-line 方法。
即通过用肉眼观察到m 线时记录下角度，即可计算得到有效折射率。
但由于人眼误差较大，且对于一些m-line 不易被观察到的特殊情况（如波导损耗较大或光波波长较长等情况），m-line 方法就不大有效了。
本实验中，样品被放置在旋转台上，用探测器测量反射光随入射角θ的变化函数。
通过反射曲线的骤减峰来判断导模的激发。
实验光路布置如图3所示。
为了获得较为精密的实验数据，转台的转速及数据采集都由计算机来控制。
Fig.3 实验光路布置
棱镜p n 银膜3n
导波层1n 衬底（空气）2n h
θ
３
需要注意的是，当转台以角速度ω转动的时候，根据反射定律，反射光线将以2ω转动。
也就是说，探测器将以2ω绕转台中心转动。
若无特殊机构，很难保证二者的同步。
在本实验中采用的θθ2-仪能很好的满足上述要求。
如图4所示。
圆台实际上是由内圆台和外圆环构成，二者严格同心。
样品放置在内圆台上，当内圆台以ω转动时，通过一系列机构带动外圆环以2ω转动。
探测器放置在外圆环上。
从而保证了不论样品转动到了何处位置，始终能准确的探测到出射光强的变化。
Fig.4 θθ2-仪示意图
探测器即为普通的硅光电池。
探测到的光强信号电压一般为几个毫伏，将这个信号经模拟放大电路放大，再通过 A/D 转换卡转换成数字信号进行分析。
数据经计算机采集并分析之后能直接获得棱镜的耦合角p θ。
从而可以根据公式p p eff n n θsin =计算导膜的有效折射率。
测量软件的计算机界面如图5所示：
Fig.5 m-line 实验曲线
外圆环
内圆台
样品
探测器
入射光线
2．具体操作
本实验全部由软件控制，以下就软件控制实验过程说明如下：
1．首先将棱镜自准，确定马达打开后棱镜向角度减小方向转动；
2．输入棱镜折射率。
若回车则表示采用缺省值1.750；
3．屏幕显示命令键定义，回车则进入下一步；
4．按“s”开始测量，等到屏幕上出现两个尖锐的峰之后按“e”停止数据采集；
5．用“+”和“─”调节标尺到峰底附近，按“Enter”确定；。
6．记录两峰位置。
即为棱镜耦合角
p
４。