基于漫反射激光外差相干的原位密度测量装置及方法

技术特征：
1.一种基于漫反射激光外差相干的原位密度测量装置，其特征在于，包括：激光器，用于产生探测激光；外差相干模块，设于所述激光器之后，用于将所述探测激光分为测量光和参考光，使所述测量光穿过透射式漫反射介质密度测量模块探测待测介质，所述测量光的返回光与所述参考光发生干涉，产生干涉光信号，解调所述干涉光信号，输出所述待测介质的密度；透射式漫反射介质密度测量模块，设于所述外差相关模块之后，用于将所述测量光与所述待测介质耦合，并通过漫反射物体使所述测量光的返回光原路返回至所述外差相干模块。2.根据权利要求1所述的基于漫反射激光外差相干的原位密度测量装置，其特征在于，所述外差相干模块包括：第一偏振分光棱镜，用于将所述探测激光分为测量光和参考光；分光棱镜，用于使所述测量光的返回光与所述参考光发生相干；解调系统，用于解调所述干涉光信号，得到并输出所述待测介质的密度。3.根据权利要求2所述的基于漫反射激光外差相干的原位密度测量装置，其特征在于，所述外差相干模块还包括：外差调制器，设于所述第一偏振分光棱镜和所述分光棱镜之间，用于对所述参考光进行外差调制。4.根据权利要求3所述的基于漫反射激光外差相干的原位密度测量装置，其特征在于，所述外差相关模块还包括：第二偏振分光棱镜，设于所述第一偏振分光棱镜和所述分光棱镜之间，用于将所述测量光的返回光反射至所述分光棱镜；反射镜，设于所述外差调制器与所述分光棱镜之间，用于将所述参考光反射至所述分光棱镜。5.根据权利要求1所述的基于漫反射激光外差相干的原位密度测量装置，其特征在于，所述透射式漫反射介质密度测量模块包括：待测介质测量区，用于设置所述待测介质；漫反射物体，用于当所述测量光穿过所述待测介质测量区后，将所述测量光均匀反射形成原路返回的返回光。6.根据权利要求5所述的基于漫反射激光外差相干的原位密度测量装置，其特征在于，所述透射式漫反射介质密度测量模块还包括：第一光学窗口和第二光学窗口，设于所述待测介质测量区两侧。7.根据权利要求5所述的基于漫反射激光外差相干的原位密度测量装置，其特征在于，所述漫反射物体设于隔振垫片上。8.一种基于漫反射激光外差相干的原位密度测量方法，应用于权利要求1-7所述的基于漫反射激光外差相干的原位密度测量装置，其特征在于，所述方法包括：发射探测激光；将所述探测激光分为测量光和参考光，使所述测量光穿过透射式漫反射介质密度测量模块探测与所述待测介质耦合，并通过漫反射物体使所述测量光的返回光原路返回至所述外差相干模块，与所述参考光发生干涉，产生干涉光信号；
解调所述干涉光信号，输出所述待测介质引起的所述测量光的相位变化信号；基于所述相位变化信号，得到所述待测介质的密度。9.根据权利要求8所述的基于漫反射激光外差相干的原位密度测量装置，其特征在于，所述解调所述干涉光信号，输出所述待测介质引起的所述测量光的相位变化包括：将所述干涉光信息转换为电信号；基于外差中频信号解调算法解调所述电信号，得到所述待测介质的相位变化信号。10.根据权利要求8所述的基于漫反射激光外差相干的原位密度测量装置，其特征在于，所述基于所述相位变化，得到所述待测介质的密度包括：基于所述相位变化信号和所述待测介质的折射率的映射关系，得到所述待测介质的折射率；基于所述折射率和所述待测介质的密度的映射关系，得到所述待测介质的密度。

技术总结
本公开提供了一种基于漫反射激光外差相干的原位密度测量装置和方法，该装置包括：激光器，用于产生探测激光；外差相干模块，设于激光器之后，用于将探测激光分为测量光和参考光，使测量光穿过透射式漫反射介质密度测量模块探测待测介质，测量光的返回光与参考光发生干涉，产生干涉光信号，解调干涉光信号，输出待测介质的密度；透射式漫反射介质密度测量模块，设于外差相关模块之后，用于将测量光与待测介质耦合，并通过漫反射物体使测量光的返回光原路返回至外差相干模块。该装置和方法通过结合外差与漫反射物体作为探测光反射的方法，解决了现有干涉测量介质密度存在的问题，实现了大动态范围、高精度下的介质密度原位测量。高精度下的介质密度原位测量。高精度下的介质密度原位测量。


技术研发人员：李丽艳 周燕 范松涛
受保护的技术使用者：中国科学院半导体研究所
技术研发日：2022.09.02
技术公布日：2022/11/11