折射率是光学材料重要的物理特性，影响了从光学材料制备，到光学元件成型，再到光学系统构建的整个过程。受此影响，折射率检测也是光学精密检测领域中基础而重要问题。

 图1 折射率检测及其影响

目前对于光学元件折射率的检测方法还主要停留在光学材料检测阶段，例如V棱镜法、干涉法等。这些方法需要将待检材料加工成指定形状的样品，限制了形状的同时无法量化光学元件加工过程中的折射率变化。而面向光学元件的折射率检测方法，普遍测量过程繁琐和系统复杂的问题。

本文主要贡献在于，结合布儒斯特定律和会聚激光束特性，提出了面向任意形状光学元件的折射率检测方法，并通过实验验证了方法的有效性。

系统方面，本文利用布儒斯特方法实现折射率检测；利用会聚激光束及其在焦深范围内的特性，实现了在样品表面的点反射；利用面阵探测器采集反射后的发散光束，最终实现对任意形状光学元件的折射率检测。

算法方面，本文根据系统特征构建三维空间光束入射模型；根据探测器子像素与角度的关系构建入射角计算方法；通过图像处理结合布儒斯特定律从探测器光强分布中计算样品折射率。此外，本文还建立了系统误差模型，提出了基于对称读数的误差修正方法，并理论验证了方法有效性。

实验方面，本文基于上述理论构建实验系统，设计了两组实验分别用于验证方法对于相同折射率、不同形状的元件以及相似形状、不同折射率的元件的检测效果。与玻璃库中标准折射率数据比对，测量不确定度在10-4量级，与现有方法接近。

图2 (A)折射率测量系统结构，(B)布儒斯特角入射时探测器光强分布，(c)布儒斯特角位置 

论文：

Yao Hu, Jiahang Lv,Qun Hao. Refractive Index Measurement of Glass with Arbitrary Shape Based onBrewster's Law and a Focusing Probe Beam[J]. Sensors, 2021, 21(7):2421.