中文摘要：

折射率、双折射（含内应力和位相延迟）的测量是制造和应用光学材料及元件的基础环节。虽经多次改良，因受原理所限，传统测量方法的精度已无突破性提高的可能。还有，基本物理量（米、秒等）已可溯源到自然基准（光波长或光频率），但折射率测量还没有实现可溯源性。本申请的测量原理建立在Nd:YAG微片激光器振荡特性基础上①"激光器内的光学元件，其厚度改变半个波长时，激光频率改变一个纵模间隔GHz"，②"激光器内的位相延迟元件，位相延迟量改变半个波长时，激光器的两个频率之差改变一个纵模间隔GHz""，③"位相延迟元件置于激光器回馈腔内，正交偏振的两光强曲线之间的相位差是位相延迟量的两倍，而且一个周期曲线对应半个波长"。完成上述规律和实验研究，实现比现有方法精度的量级提高，具可溯源。借此，为科研和生产提供固态，液态，气态材料的折射率、双折射测量手段，为建立新的折射率/双折射测量的国家及世界标准做基础性准备。

结论摘要：

折射率、双折射（含内应力和位相延迟）的测量是制造和应用光学材料及元件的基础。虽经多次改良，因受原理所限，传统测量方法的精度已无突破性提高的可能。本项目提出了新的建立在激光器振荡特性基础上的测量原理，完成了从原理到样机的研究①基于微片激光器外腔光程转化效应的折射率高精度测量，测量不确定度可达2×10-6。实验样品的折射率范围很大（从1.42847到2.48272），材料类型广泛，包括玻璃（H-QK3L、H-K9L、H-ZF52A、熔融石英），晶体（氟化钙）和半导体（硒化锌）等材料。该方法对样品加工的要求简单，重复性和精度高，还可测量内部吸收大、透过率低的样品，具有工业在线测量的潜力。②基于激光器腔内频率转化效应的折射率测量，以激光谐振频率（纵模间隔）的变化来反映样品折射率，测量灵敏度高。设计并加工了原理验证系统，实验研究和理论分析了纵模间隔变化法的若干关键问题，总结了影响测量结果的主要因素。③基于激光回馈外腔偏振跳变效应的双折射测量，在建立偏振跳变点位置与各向异性大小关系的基础上，设计了满足工业化要求的光学、机械、电路和算法系统，完成了双折射（相位延迟）测量系统的仪器化。仪器的测量重复性优于0.05°。测量了多种急需测量的样品。④基于激光弱回馈光强调制相位差效应的双折射测量，在研究各向异性弱回馈相位差现象与各向异性的关系基础上，提出了抗干扰能力更强的回馈相位延迟测量方法，设计了测量系统，验证了方法的可行性和应用扩展能力。系统适于普通工作环境下使用。对回馈镜静止条件下的相位差现象的研究拓展了该类效应的研究思路。完成上述规律和实验研究，实现比现有方法精度的量级提高，具可溯源。借此，为科研和生产提供固态、液态、气态材料的折射率、双折射测量手段，为建立新的折射率/双折射测量的国家及世界标准做基础性准备。本项目发表SCI论文21篇，EI论文1篇，申请发明专利12项，已授权1项，出版相关英文专著一部（wiley和清华出版社）。