白光干涉時(shí)域解調(diào)方案需要借助機(jī)械掃描部件帶動(dòng)干涉儀的反射鏡移動(dòng),補(bǔ)償光程差,實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的解調(diào)[44-45]。系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。光纖白光干涉儀的兩輸出臂分別作為參考臂和測(cè)量臂,作用是將待測(cè)的物理量轉(zhuǎn)換為干涉儀兩臂的光程差變化。測(cè)量臂因待測(cè)物理量而增加了一個(gè)未知的光程,參考臂則通過移動(dòng)反射鏡來實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量臂引入的光程差的補(bǔ)償。當(dāng)干涉儀兩臂光程差ΔL=0時(shí),即兩干涉光束為等光程的時(shí)候,出現(xiàn)干涉極大值,可以觀察到中心零級(jí)干涉條紋,而這一現(xiàn)象與外界的干擾因素?zé)o關(guān),因而可據(jù)此得到待測(cè)物理量的值。干擾輸出信號(hào)強(qiáng)度的因素包括:入射光功率、光纖的傳輸損耗、各端面的反射等。外界環(huán)境的擾動(dòng)會(huì)影響輸出信號(hào)的強(qiáng)度,但是對(duì)零級(jí)干涉條紋的位置不會(huì)產(chǎn)生影響。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以應(yīng)用于激光加工中的薄膜吸收率測(cè)量。撫順膜厚儀招商加盟
干涉法與分光光度法都是利用相干光形成等厚干涉條紋的原理來確定薄膜厚度和折射率,然而與薄膜自發(fā)產(chǎn)生的等傾干涉不同,干涉法是通過設(shè)置參考光路,形成與測(cè)量光路間的干涉條紋,因此其相位信息包含兩個(gè)部分,分別是由參考平面和測(cè)量平面間掃描高度引起的附加相位和由透明薄膜內(nèi)部多次反射引起的膜厚相位。干涉法測(cè)量光路使用面陣CCD接收參考平面和測(cè)量平面間相干波面的干涉光強(qiáng)分布,不同于以上三種點(diǎn)測(cè)量方式,可一次性生成薄膜待測(cè)區(qū)域的表面形貌信息,但同時(shí)由于存在大量軸向掃描和數(shù)據(jù)解算,完成單次測(cè)量的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。天門膜厚儀常見問題白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以應(yīng)用于光學(xué)元件制造中的薄膜厚度控制。
薄膜是指分子、原子或者是離子在基底表面沉積形成的一種特殊的二維材料。近幾十年來,隨著材料科學(xué)和鍍膜工藝的不斷發(fā)展,厚度在納米量級(jí)(幾納米到幾百納米范圍內(nèi))薄膜的研究和應(yīng)用迅速增加。與體材料相比,因?yàn)榧{米薄膜的尺寸很小,使得表面積與體積的比值增加,表面效應(yīng)所表現(xiàn)出的性質(zhì)非常突出,因而在光學(xué)性質(zhì)和電學(xué)性質(zhì)上有許多獨(dú)特的表現(xiàn)。納米薄膜應(yīng)用于傳統(tǒng)光學(xué)領(lǐng)域,在生產(chǎn)實(shí)踐中也得到了越來越廣泛的應(yīng)用,尤其是在光通訊、光學(xué)測(cè)量,傳感,微電子器件,生物與醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域的應(yīng)用空間更為廣闊。
開展白光干涉理論分析,在此基礎(chǔ)詳細(xì)介紹了白光垂直掃描干涉技術(shù)和白光反射光譜技術(shù)的基本原理,完成了應(yīng)用于靶丸殼層折射率和厚度分布測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)及搭建。該實(shí)驗(yàn)裝置主要由白光反射光譜探測(cè)模塊、靶丸吸附轉(zhuǎn)位模塊、三維運(yùn)動(dòng)模塊、氣浮隔震平臺(tái)等幾部分組成,可實(shí)現(xiàn)靶丸的負(fù)壓吸附、靶丸位置的精密調(diào)整以及靶丸360°范圍的旋轉(zhuǎn)及特定角度下靶丸殼層白光反射光譜的測(cè)量?;诎坠獯怪睊呙韪缮婧桶坠夥瓷涔庾V的基本原理,建立了二者聯(lián)用的靶丸殼層折射率測(cè)量方法,該方法利用白光反射光譜測(cè)量靶丸殼層光學(xué)厚度,利用白光垂直掃描干涉技術(shù)測(cè)量光線通過靶丸殼層后的光程增量,二者聯(lián)立即可求得靶丸折射率和厚度數(shù)據(jù)。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)的研究主要集中在實(shí)驗(yàn)方法的優(yōu)化和算法的改進(jìn)上。
白光干涉的分析方法利用白光干涉感知空間位置的變化,從而得到被測(cè)物體的信息。它是在單色光相移干涉術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。單色光相移干涉術(shù)利用光路使參考光和被測(cè)表面的反射光發(fā)生干涉,再使用相移的方法調(diào)制相位,利用干涉場(chǎng)中光強(qiáng)的變化計(jì)算出其每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的初始相位,但是這樣得到的相位是位于(-π,+π]間,所以得到的是不連續(xù)的相位。因此,需要進(jìn)行相位展開使其變?yōu)檫B續(xù)相位。再利用高度與相位的信息求出被測(cè)物體的表面形貌。單色光相移法具有測(cè)量速度快、測(cè)量分辨力高、對(duì)背景光強(qiáng)不敏感等優(yōu)點(diǎn)。但是,由于單色光干涉無法確定干涉條紋的零級(jí)位置。因此,在相位解包裹中無法得到相位差的周期數(shù),所以只能假定相位差不超過一個(gè)周期,相當(dāng)于測(cè)試表面的相鄰高度不能超過四分之一波長(zhǎng)[27]。這就限制了其測(cè)量的范圍,使它只能測(cè)試連續(xù)結(jié)構(gòu)或者光滑表面結(jié)構(gòu)。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以應(yīng)用于光學(xué)通信中的薄膜透過率測(cè)量。贛州新型膜厚儀
白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜薄膜結(jié)構(gòu)的測(cè)量。撫順膜厚儀招商加盟
基于白光干涉光譜單峰值波長(zhǎng)移動(dòng)的鍺膜厚度測(cè)量方案研究:在對(duì)比研究目前常用的白光干涉測(cè)量方案的基礎(chǔ)上,我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩干涉光束的光程差非常小導(dǎo)致其干涉光譜只有一個(gè)干涉峰時(shí),常用的基于兩相鄰干涉峰間距的解調(diào)方案不再適用。為此,我們提出了適用于極小光程差的基于干涉光譜單峰值波長(zhǎng)移動(dòng)的測(cè)量方案。干涉光譜的峰值波長(zhǎng)會(huì)隨著光程差的增大出現(xiàn)周期性的紅移和藍(lán)移,當(dāng)光程差在較小范圍內(nèi)變化時(shí),峰值波長(zhǎng)的移動(dòng)與光程差成正比。根據(jù)這一原理,搭建了光纖白光干涉溫度傳感系統(tǒng)對(duì)這一測(cè)量解調(diào)方案進(jìn)行驗(yàn)證,得到了光纖端面半導(dǎo)體鍺薄膜的厚度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示鍺膜的厚度為,與臺(tái)階儀測(cè)量結(jié)果存在,這是因?yàn)楸∧け砻姹旧聿⒉还饣?,臺(tái)階儀的測(cè)量結(jié)果只能作為參考值。鍺膜厚度測(cè)量誤差主要來自光源的波長(zhǎng)漂移和溫度控制誤差。撫順膜厚儀招商加盟