一种基于布里渊散射的材料弹光系数测量装置及方法

1.本发明属于测量技术领域，具体涉及一种基于布里渊散射的材料弹光系数测量装置及方法。


背景技术：

2.弹光系数是材料的一种基本性质，是关联材料内部应变变形与折射率变化的张量，对于材料弹光系数的研究不仅有助于理解材料本身的性质，也有助于寻找高性能声光材料。目前，对于低对称性的复杂材料，其弹光系数难以通过现有试验手段进行有效测量，并且受限于现有测量方法，该系数也难以在复杂环境条件如高低温、高压下进行测量。
3.相关技术中，在对高对称性材料的弹光系数进行测量时，通过各种方式产生材料内应变(密度起伏)并与光场耦合测量弹光系数，主要采用的技术原理包括以下三类：
4.(1)通过外力产生材料内应变，该方法通过对材料施加外力来产生材料内应变，并利用光学方法如m-z干涉仪等检测应变，实现弹光系数的测量。但是，对于复杂的各项异性材料来说，宏观应力或压力带来的微观应变的大小及方向十分复杂且难以定量获取，因此该方法只适用于高对称性材料或各向异性材料的特定方向；受限于实验仪器体积以及作用方式，这一方法难以适应复杂环境下的测量，同时，该方法是接触性测量，往往对材料有破坏性。
5.(2)对材料施加超声产生声光衍射，该方法在特定切向材料表面黏着压电换能器，产生材料内声波形成应变场，这一应变场类似光栅，使得入射激光产生衍射，进而通过测量超声衍射强度获得材料弹光系数。该方法需要将参考材料、压电换能器与待测样品黏合后，通过换能器产生声波进行测量，切换声波模式必须要更换换能器，操作繁琐；另一方面，该方法需要根据待测样品设计声波传播方向，易受材料性质的限制；另外，仪器和黏合剂的环境限制了试验难以在变化环境中进行，并且黏合质量等问题会影响试验结果。
6.(3)材料散射测量，该方法利用材料自身的拉曼、布里渊效应等实现对弹光系数的测量，其中，由于拉曼散射测量适用面窄，因此很少采用，主要以布里渊散射测量为主；然而，在利用布里渊散射进行弹光系数测量时，其理论模型对仪器配置的描述有所缺陷，使得该方法的实用化进程受到限制，此外，因收集立体角偏大，测量过程中会产生由收集立体角变化导致来的弹光系数测量误差。


技术实现要素：

7.为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于布里渊散射的材料弹光系数测量装置及方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
8.第一方面，本发明提供一种基于布里渊散射的材料弹光系数测量装置，其特征在于，包括：入射光产生模块、光束变换模块、透明的待测样品、散射光收集模块和f-p干涉仪，其中，所述入射光产生模块、所述光束变换模块、所述散射光收集模块和所述f-p干涉仪的光轴共面；
9.所述入射光产生模块，用于产生测量激光，并将所述测量激光转化为圆偏振光；
10.所述光束变换模块，用于将所述圆偏振光转化为第一预设偏振方向的线偏振光后，对所述线偏振光进行准直和缩束，使得到的入射光从所述待测样品的第一表面入射；所述入射光产生模块与所述光束变换模块位于同一光轴，所述待测样品倾斜设置于所述光束变换模块和所述散射光收集模块之间；
11.所述散射光收集模块，用于获取在所述待测样品中发生布里渊效应而产生的散射光，并在所述散射光经待测样品的第二表面出射后，将散射体积内与自身光轴方向平行的散射光聚焦于所述f-p干涉仪的孔径处；
12.所述f-p干涉仪，用于利用所述散射光形成等倾干涉，并对干涉后的散射光进行成像，通过测量得到的多张布里渊散射谱确定所述待测样品的弹光系数。
13.第二方面，本发明还提供一种基于布里渊散射的材料弹光系数测量方法，其特征在于，应用于第一方面所述的基于布里渊散射的材料弹光系数测量装置；
14.所述材料弹光系数测量方法包括：
15.获取参考样品，所述参考样品为各向同性材料；
16.计算所述待测样品的散射光功率与入射光材料外能流密度之比，获得待测样品的散射强度，计算所述参考样品的散射光功率与入射光材料外能流密度之比，获得参考样品的散射强度；其中：
[0017][0018][0019]
其中，ps表示待测样品的散射光功率，si表示待测样品中第一表面外能流密度，vs表示待测样品的散射体积，dωd表示探测器在待测样品外张开的立体角，α和β分别表示待测样品内外能流方向与第一表面法线方向的夹角，p
sref
表示参考样品的散射光功率，s
iref
表示参考样品中入射光材料外能流密度，v
ref
表示参考样品的散射体积，dω
dref
表示探测器在参考样品外张开的立体角，α
ref
和β
ref
分别表示参考样品内外能流方向与第一表面法线方向的夹角；
[0020]
根据所述待测样品的散射强度与所述参考样品的散射强度之比，确定待测样品的中间参数r；
[0021]
根据待测样品的中间参数r计算待测样品的弹光系数。
[0022]
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0023]
本发明提供一种基于布里渊散射的材料弹光系数测量装置，适用于垂直散射、平板散射和背向散射等多种几何配置，解决了现有技术中散射几何配置中散射体积随收集立体角变化的问题，通过收缩散射光立体角、扩增散射体积区域大小，使得收集散射强度对应的角度偏差缩小，从而缩小大立体角带来的弹光系数误差，利用该装置可测量得到精度更高的弹光系数，同时也能够避免散射体积因人工操作误差而变化过大。
[0024]
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
附图说明
[0025]
图1是本发明实施例提供的基于布里渊散射的材料弹光系数测量装置的一种结构示意图；
[0026]
图2是本发明实施例提供的基于布里渊散射的材料弹光系数测量装置的另一种结构示意图；
[0027]
图3是本发明实施例提供的基于布里渊散射的材料弹光系数测量方法的一种流程图；
[0028]
图4是本发明实施例提供的材料内布里渊散射矢量关系示意图；
[0029]
图5(a)是本发明实施例提供的垂直散射几何配置下的材料内光路示意图；
[0030]
图5(b)是本发明实施例提供的平板散射几何配置下的材料内光路示意图；
[0031]
图5(c)是本发明实施例提供的背向散射几何配置下的材料内光路示意图。
具体实施方式
[0032]
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0033]
图1-2是本发明实施例提供的基于布里渊散射的材料弹光系数测量装置的结构示意图。请参见图1-2，本发明实施例提供一种基于布里渊散射的材料弹光系数测量装置，包括：入射光产生模块、光束变换模块、透明的待测样品10、散射光收集模块和f-p干涉仪，其中，入射光产生模块、光束变换模块、散射光收集模块和f-p干涉仪的光轴共面；
[0034]
入射光产生模块，用于产生测量激光，并将测量激光转化为圆偏振光；
[0035]
光束变换模块，用于将圆偏振光转化为第一预设偏振方向的线偏振光后，对线偏振光进行准直和缩束，使得到的入射光从待测样品10的第一表面入射；入射光产生模块与光束变换模块位于同一光轴，待测样品10倾斜设置于光束变换模块和散射光收集模块之间；
[0036]
散射光收集模块，用于获取在待测样品中发生布里渊效应而产生的散射光，并在散射光经待测样品的第二表面出射后，将散射体积内与自身光轴方向平行的散射光聚焦于f-p干涉仪的孔径处；
[0037]
所述f-p干涉仪，用于利用散射光形成等倾干涉，并对干涉后的散射光进行成像，通过测量得到的多张布里渊散射谱确定待测样品的弹光系数。
[0038]
当垂直散射或平板散射时，待测样品的入射光与出射的散射光之间的夹角θ2≠180
°
，图1所示为平板散射或垂直散射方式下的材料弹光系数测量装置，示例性地，入射光产生模块包括：激光光源1、第一透镜2、第二透镜3、第一偏振片4和四分之一波片5；其中，
[0039]
激光光源1，用于产生测量激光；第一透镜2、第二透镜3、第一偏振片4和四分之一波片5沿激光光源1产生的测量激光的传播方向依次设置；
[0040]
第一透镜2与第二透镜3共焦点，用于对测量激光进行准直；
[0041]
第一偏振片4，用于将经过准直的测量激光转化为第二预设偏振方向的第一子光束，第二预设偏振方向为所述四分之一波片的工作方向；
[0042]
四分之一波片5，用于将第一子光束转化为圆偏振光。
[0043]
光束变换模块包括：第二偏振片6、第三透镜7、第四透镜8和第一光阑9，第二偏振
片6、第三透镜7、第四透镜8和第一光阑9沿圆偏振光的传播方向依次设置；其中，
[0044]
第二偏振片6，用于将圆偏振光转化为第一预设偏振方向的第二子光束，第一预设偏振方向为入射光的电位移矢量方向；
[0045]
第三透镜7与第四透镜8共焦点，用于对第二子光束进行准直及缩束；
[0046]
第一光阑9，用于限制经过准直及缩束后的第二子光束的大小，得到入射光；入射光由待测样品10的第一表面入射，在待测样品10中发生布里渊效应，产生的散射光由待测样品10的第二表面出射；待测样品10的第一表面与第二表面平行，第一表面的法线与光束变换模块的光轴及散射光收集模块的光轴共面。
[0047]
具体而言，为了选择出合适的激光能量和偏振方向，首先确定散射强度测量时所需的偏振方向，可以根据强度计算理论中的入射光偏振方向要求旋转第二偏振片6，使得入射光产生模块发出的圆偏振光在经过第二偏振片6后被转化为第一预设偏振方向的线偏振光(第二子光束)，此处偏振方向的调整不会影响该线偏振光的振幅即入射光能量；接着，共焦点的第三透镜7和第四透镜8对第二子光束进行准直、缩束，并利用第一光阑9对缩束后的第二子光束进行限制，得到的入射光由待测样品10的第一表面入射。
[0048]
需要说明的是，在本技术的一些其他实施例中，光束变换模块中的第四透镜8也可以替换为与第三透镜7共焦点的平凹透镜，即将开普勒构型改变为伽利略构型，第三透镜7与该平凹透镜组合后同样能够实现缩束准直的功能。
[0049]
进一步地，图2所示的布里渊散射的材料弹光系数测量装置还包括湮灭靶板11，至少部分散射光由待测样品10的第二表面出射后被湮灭靶板11吸收。
[0050]
散射光收集模块包括：第二光阑12、第三偏振片13、第五透镜14、第六透镜15和第七透镜16，第二光阑12、第三偏振片13、第五透镜14、第六透镜15和第七透镜16沿散射光的传播方向依次设置；其中，
[0051]
第二光阑12，用于限制散射光的大小，形成第三子光束；
[0052]
第三偏振片13，用于将第三子光束转化为第三预设偏振方向的第四子光束，第三预设偏振方向为所述散射光的电位移矢量方向；
[0053]
第五透镜14、第六透镜15和第七透镜16共焦点，第五透镜14和第六透镜15用于将平行于散射光收集模块的光轴方向的至少部分第四子光束转化为平行光，第七透镜16用于将平行光聚焦于f-p干涉仪的孔径处。
[0054]
具体而言，当入射光进入待测样品10后，在待测样品10内部被辐照到的区域会由布里渊散射效应向任意方向辐射散射波，即待测样品10内被辐照区域可以看做体光源，该体光源发出的光照射到第二光阑12上，只有在第二光阑12孔径内的光束可以通过，得到第三子光束；第三偏振片13用于根据散射强度测量中所需散射光的偏振方向，从第三子光束中筛选得到第四子光束；进一步地，第五透镜14、第六透镜15和第七透镜16共焦点，且第七透镜16的像方(后)焦点位于f-p干涉仪通光孔径处，也即f-p干涉仪的光阑处，其中，第五透镜14采集平行于光轴方向的散射光后将其聚焦于第六透镜15的物方(前)焦点，第六透镜15物方焦点处的光经过第六透镜15后再转化为平行光，被第七透镜16收集后聚焦于f-p干涉仪孔径处，该孔径尺寸主要影响散射光收集模块对待测样品10的立体角。
[0055]
对于f-p干涉仪，孔径光阑17入射的激光可以看做一个扩展光源，其位于透镜18的焦点上，该光源发出的光经由棱镜19、棱镜20组成的棱镜对反射后反复通过折射平板21、22
形成等倾干涉，最后由透镜23将干涉后的散射光通过干涉仪出口24成像于该透镜的焦平面，在焦平面放置散射探测器25，通过读取散射光的光强信息获取对应频移处的布里渊峰，探测器为单光子探测器，在一定时长下积累分光后的散射光子形成布里渊散射谱。
[0056]
应当理解，在图1所示的散射光收集模块中，第五透镜14也可以更换为平凹透镜，并通过与第六透镜15的配合实现相同功能；另外，应用于布里渊散射的f-p干涉仪的具体参数(自由光谱范围、分辨率等)和光路设置各异，但是只要满足入口孔径决定光源大小、成像位于出口焦平面上这一条件即可。
[0057]
需要说明的是，入射光产生模块和光束变换模块共轴，二者的光轴与散射光收集模块的光轴之间的夹角为θ，待测样品10斜放于入射光产生模块和光束变换模块之间、且沿θ1的角平分线倾斜设置。另外，在垂直散射配置下，入射光光轴与散射光光轴的夹角为90
°
，此时待测样品10为一长方体，入射光进入的第一表面与散射光出射的第二表面互相垂直。
[0058]
当背向散射时，待测样品的入射光与出射的散射光之间的夹角θ2＝180
°
，图2所示为背向散射方式下的材料弹光系数测量装置；如图2所示，背向散射方式下入射光产生模块与图1所示的入射光产生模块完全相同，故此处不再赘述。
[0059]
请继续参见图2，光束变换模块包括：第四偏振片6’、第八透镜7’和第九透镜8’，第四偏振片6’、第八透镜7’和第九透镜8’沿圆偏振光的传播方向依次设置；其中，
[0060]
第四偏振片6’，用于将圆偏振光转化为第一预设偏振方向的第五子光束，第一预设偏振方向为所述入射光的电位移矢量方向；
[0061]
第八透镜7’与第九透镜8’共焦点，用于对第五子光束进行准直及缩束。
[0062]
散射光收集模块包括：第三光阑11’、半透半反镜12’、第十透镜13’、第十一透镜14’、第五偏振片15’和第十二透镜16’；其中，
[0063]
半透半反镜12’，用于使经过准直、缩束后的至少部分第五子光束透射至第三光阑11’；
[0064]
第三光阑11’，用于对透射后的至少部分第五子光束的大小进行限制，使得到的入射光由第四偏振片6’的第一表面入射，在第四偏振片6’中发生布里渊效应所产生的散射光由第四偏振片6’的第二表面出射，并对散射光的大小进行限制，得到第六子光束后，进一步使至少部分第六子光束经半透半反镜12’进入第十透镜13’；
[0065]
第十透镜13’、第十一透镜14’和第十二透镜16’共焦点，第十透镜13’和第十一透镜14’用于滤除进入第十透镜13’的至少部分第六子光束中的非平行光、保留平行光；
[0066]
第五偏振片15’，用于将平行光转化为第四预设偏振方向的第七子光束，第四预设偏振方向为所述入射光的电位移矢量方向；
[0067]
第十二透镜16’，用于将第七子光束聚焦于f-p干涉仪的孔径处。
[0068]
本实施例中，半透半反镜12’与经过准直、缩束后的第五子光束的入射光路呈45
°
夹角倾斜设置，可选地，基于布里渊散射的材料弹光系数测量装置还包括湮灭靶板9’，湮灭靶板9’位于第四偏振片6’远离第三光阑11’的一侧，至少部分入射光经第四偏振片6’后被湮灭靶板9’吸收；此外，散射光收集模块的光轴方向为散射光的传播方向，与入射光的传播方向相互垂直。
[0069]
图3是本发明实施例提供的基于布里渊散射的材料弹光系数测量方法的一种流程图。如图3所示，本发明实施例还提供一种基于布里渊散射的材料弹光系数测量方法，应用
于上述基于布里渊散射的材料弹光系数测量装置；
[0070]
所述材料弹光系数测量方法包括：
[0071]
s1、获取参考样品，参考样品为各向同性材料；
[0072]
s2、计算待测样品的散射光功率与入射光材料外能流密度之比，获得，待测样品的散射强度，计算参考样品的散射光功率与入射光材料外能流密度之比，获得参考样品的散射强度；其中：
[0073][0074][0075]
其中，ps表示待测样品的散射光功率，si表示待测样品中第一表面外能流密度，vs表示待测样品的散射体积，dωd表示探测器在待测样品外张开的立体角，α和β分别表示待测样品内外能流方向与第一表面法线方向的夹角，p
sref
表示参考样品的散射光功率，s
iref
表示参考样品中入射光材料外能流密度，v
ref
表示参考样品的散射体积，dω
dref
表示探测器在参考样品外张开的立体角，α
ref
和β
ref
分别表示参考样品内外能流方向与第一表面法线方向的夹角；
[0076]
s3、根据待测样品的散射强度与参考样品的散射强度之比，确定待测样品的中间参数r；
[0077]
s4、根据待测样品的中间参数r计算待测样品的弹光系数。
[0078]
其中，ωs表示待测样品的散射光频率，kb表示玻尔兹曼常数，t表示绝对温度，φs、φi分别为散射光和入射光在待测样品内部的电位移矢量和电场强度矢量的夹角，ts、ti分别为入射待测样品及出射待测样品时的透过率，c表示光速，ns、ni分别为入射光及散射光在待测样品内的折射率，ρ表示材料密度，vb表示对应布里渊峰的声速，ds和di分别表示入射光、散射光在待测样品内的单位电位移矢量，u表示声子振动方向的单位矢量，q表示声子的波矢方向。
[0079]
图4是本发明实施例提供的材料内布里渊散射矢量关系示意图。下面结合图4对布里渊散射进行说明，如图4所示，材料外部波矢方向为k
io
的入射光进入材料内部后，方向为k
ii
，若材料外部散射光收集方向对应的光波波矢方向为k
so
、其在材料内部对应的波矢方向为k
si
，k
ii
与k
si
的绝对值可视作相等，两者的夹角即为材料内散射角θi，材料内入射光受到波矢为q的声波矢量散射，声波矢量的方向为材料内入射光与散射光波矢的矢量和方向。显然，确定材料的位置以及入射、收集方向后，材料内波矢关系就被唯一确定了。
[0080]
本实施例中，为了从布里渊散射谱中计算弹光系数，首先需要待测样品的散射强度r以及参考样品的散射强度鉴于测量中入射光与散射光有数量级级别的强度差，因此测量时采用比较测量法，即通过对已知弹光系数的参考样进行布里渊强度测量后，再对待测样品进行布里渊强度测量，并比较两
者布里渊散射谱的强度差异，同时尽量保证参考样品的形状与待测样品一致或能够采用几何缩放的方法获取两者几何参数关系，在保持入射光功率及入射光路和散射光路不变的情况下，两者散射强度之比表示为：
[0081][0082]
其中，ωs表示散射光频率，ωs＝ω0±
ωi，可取入射光频率ω0，kb为玻尔兹曼常数，t为绝对温度；φs、φi分别为散射光和入射光在材料内部的电位移矢量和电场强度矢量的夹角，ts、ti分别为入射材料及出射材料时的透过率，ns、ni分别为入射光及散射光材料内折射率，ρ为材料密度，vb为对应布里渊峰的声速，可以通过布里渊频移计算得到，f表示对应的布里渊张量元素，需要对其内部的矢量元素进行归一化取相应的单位矢量，ds和di分别为入射光及散射光材料内的单位电位移矢量，在确定材料外入射及散射波矢后，u为声子振动方向单位矢量，对于确定的声子波矢方向q，可以确定三个声子的特许振动方向，其声速各不相同，在布里渊散射谱中互相分隔开。
[0083]
需要说明的是，当采用光源强度相同的入射光且通过光路相同时，参考样品的入射光材料外能流密度与待测样品的可认为是相等的，即s
iref
＝si。
[0084]
进一步地，已知k
io
和k
so
后，ts、ti、ns、ni、φs、φi、ds、di均可通过几何参数计算得到，这样有效弹光系数即可与布里渊强度进行关联。通过该散射强度计算模型，即可明确散射几何配置下的光路设计和相关参数的计算方法。
[0085]
需要说明的是，为完成待测样品弹光系数的布里渊法测量，需要预先获取或测量待测样品及参考样品的部分参数，例如待测样品及参考样品的密度、对应模式声速、折射率、吸收率和参考样品的弹光系数。通常材料在不同环境下的性能参数有可参考的数据表，但如果需要提高精度，也可以进行现场测量。
[0086]
其中，已知材料的体积和重量即可计算得到材料密度，而材料对应模式声速则可直接从布里渊散射谱中读出，此处不再赘述；材料的折射率可以利用布里渊散射仪测量获得，也可以采用干涉法、最小偏向角法等方法进行参考测量；测量材料的吸收率时，可将材料放入激光光路中，测量未加材料时激光能量大小及加入材料后材料反射光能量及透射光能量大小，用未加材料的激光能量减去加入材料后材料反射光强度及透射光强度之差计算得到；一般来说，参考样品的吸收率远小于1％，因此可以忽略；材料参考弹光系数是开展比较法试验的基础，试验一般选取对于激光器波长吸收率低的高对称性材料作为参考材料，目前能够直接获取材料弹光系数的方法是施加外力产生材料内应变并通光检测，最普遍的方法是施加单向应力产生应变，通过光弹法或干涉法获取材料压光系数，并根据高对称性材料的压光张量与弹光张量的变换关系获得参考样品的弹光系数。
[0087]
在已知待测样品参数、材料外入射光方向及散射光收集方向后，即可确定材料内的参数。若待测样品为各向同性材料，已知k
io
，则材料表面法线方向与k
io
方向构成入射面，通过折射定律可以获得k
ii
方向，此时入射光对应的两个偏振光电位移矢量方向和分
别为在入射面内垂直于k
ii
和垂直于入射面。入射光材料内折射率等于材料折射率，φi＝0，考虑已知偏振方向大小的材料外入射光，通过材料表面电磁场切向守恒条件即可获取入射光在材料内的偏振方向和相对振幅以及反射光偏振方向和相对振幅，进而获得透射系数ti。对散射光k
so
同理，此处不再赘述。
[0088]
若待测样品为各向异性材料，需要采用折射率椭球法迭代求解两特许偏振方向，同样的，材料表面法线方向与k
io
方向构成入射面，入射面与材料表面交线、材料表面法线以及入射面法线方向构成入射面坐标系，其与材料主轴坐标系对应关系可以确定，通过材料性质测量可以得到材料折射率张量矩阵n的对应三个主轴的元素，对于双轴晶体材料有三个不同的折射率，单轴晶体材料则有两个，取折射率元素的均值作为初值，代入折射率公式可以获得k
ii
的迭代初值，将其变换为晶体主轴坐标系下的方向向量，以k
ii
为法线的面截得折射率椭球为椭圆，该椭圆的长短轴方向即为两个偏振光特许电位移矢量方向和长度则为两特许偏振光的折射率n
i1
和n
i2
大小。对k
io
代入n
i1
和n
i2
和折射率公式，可以获得新的材料内激光波矢方向k
ii1
和k
ii2
，反复迭代求得两特许偏振光的波矢方向和电位移矢量方向。通过电位移矢量d和电场强度矢量e的关系可以求得φi，s＝e
×
h＝e
×
(e
×
d)可以求得材料内能流矢量方向，进而获得其与材料表面法线的夹角，与各向同性情况类似，通过材料表面电磁场切向守恒条件可以获得ti。对散射光收集方向有同样的方法，此处不再赘述。
[0089]
几何参数包括待测材料外散射立体角及其对应的材料内散射体积，几何参数的确定可通过上述基于布里渊散射的材料弹光系数测量装置，采用射线光学理论近似，材料外散射立体角通过f-p干涉仪入口孔径和平行度要求唯一确定，且立体角变化对应的材料内散射体积变化十分微小，可以忽略由立体角变化带来的材料内散射体积变化认为任意立体角对应的散射体积都是全同的。这样可以在公式中忽略立体角影响而只考虑散射体积对最终散射强度的影响，解决了现有散射几何配置中因散射角对散射体积的影响未被考虑而带来的误差。
[0090]
在上述材料弹光系数测量装置的光路中，入射光经过了光阑孔径的滤波，形成截面为圆形的平面光，其入射材料后因入射角的不同在材料表面的截面可为圆形或椭圆形，该截面沿着材料内光线方向拉伸形成柱体，散射光光源体积即为该柱体和材料所交叠区域。通过孔径收集的散射光光与之类似，则散射光收集体积即为该柱体和材料交叠区域，散射光光源区域和收集区域的交叠区域即为散射体积。
[0091]
图5a是本发明实施例提供的垂直散射几何配置下的材料内光路示意图。图5(a)中1、3分别为入射光光斑边缘光线路径，2为入射光光轴方向光线路径，入射光光斑半径即图5(a)中2或3与1的光线距离，由入射光光阑决定，同样的图5(a)中4、6分别为散射光收集区域边缘光线路径，图5(a)中5为散射光光轴方向光线路径，散射光收集区半径由散射光光阑决定。图5b是本发明实施例提供的平板散射几何配置下的材料内光路示意图。类似的，图5(b)为平板散射条件下的散射体积截面，图5(b)中1、3分别为入射光光斑边缘光线路径，2为入射光光轴方向光线路径，4、6分别为散射光收集区域边缘光线路径，5为散射光光轴方向光线路。图5(c)是本发明实施例提供的背向散射几何配置下的材料内光路示意图。图5(c)中1、3分别为入射光光斑边缘光线路径，4、5分别为散射光收集区域边缘光线路径，2同时为入射光光轴方向光线路径和散射光光轴方向光线路径，二者重合。改变材料折射率矩阵，散射体积会同步变化，这种变化能够通过空间几何计算很轻易的获取，进而代入比较法测量的
公式中。
[0092]
以上参数计算通过算法包的形式进行封装，配合给定光路调入算法包程序及相应的材料参数即可直接得到弹光系数的数值。
[0093]
通过上述各实施例可知，本发明的有益效果在于：
[0094]
本发明提供一种基于布里渊散射的材料弹光系数测量装置，适用于垂直散射、平板散射和背向散射等多种几何配置，解决了现有技术中散射几何配置中散射体积随收集立体角变化的问题，通过收缩散射光立体角、扩增散射体积区域大小，使得收集散射强度对应的角度偏差缩小，从而缩小大立体角带来的弹光系数误差，利用该装置可测量得到精度更高的弹光系数，同时也能够避免散射体积因人工操作误差而变化过大。
[0095]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0096]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0097]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
[0098]
尽管在此结合各实施例对本技术进行了描述，然而，在实施所要求保护的本技术过程中，本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现所述公开实施例的其他变化。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。
[0099]
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。