白光干涉測量技術(shù)，也被稱為光學(xué)低相干干涉測量技術(shù)，使用的是低相干的寬譜光源，例如超輻射發(fā)光二極管、發(fā)光二極管等。同所有的光學(xué)干涉原理一樣，白光干涉同樣是通過觀察干涉圖樣的變化來分析干涉光程差的變化，進而通過各種解調(diào)方案實現(xiàn)對待測物理量的測量。采用寬譜光源的優(yōu)點是由于白光光源的相干長度很小（一般為幾微米到幾十微米之間），所有波長的零級干涉條紋重合于主極大值，即中心條紋，與零光程差的位置對應(yīng)。中心零級干涉條紋的存在使測量有了一個可靠的位置的參考值，從而只用一個干涉儀即可實現(xiàn)對被測物理量的測量，克服了傳統(tǒng)干涉儀無法實現(xiàn)測量的缺點。同時，相比于其他測量技術(shù),白光干涉測量方法還具有對環(huán)境不敏感、抗干擾能...

常用白光垂直掃描干涉系統(tǒng)的原理示意圖，入射的白光光束通過半反半透鏡進入到顯微干涉物鏡后，被分光鏡分成兩部分，一個部分入射到固定的參考鏡，一部分入射到樣品表面，當(dāng)參考鏡表面和樣品表面的反射光通過分光鏡后，再次匯聚發(fā)生干涉，干涉光通過透鏡后，利用電荷耦合器(CCD)可探測整個視場內(nèi)雙白光光束的干涉圖像。利用Z向精密位移臺帶動干涉鏡頭或樣品臺Z向掃描，可獲得一系列的干涉圖像。根據(jù)干涉圖像序列中對應(yīng)點的光強隨光程差變化曲線，可得該點的Z向相對位移；然后，由CCD圖像中每個像素點光強最大值對應(yīng)的Z向位置獲得被測樣品表面的三維形貌。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)中的薄膜生物學(xué)特性分析。深圳品牌膜厚...

白光掃描干涉法采用白光為光源，壓電陶瓷驅(qū)動參考鏡進行掃描，干涉條紋掃過被測面，通過感知相干峰位置來獲得表面形貌信息。測量原理圖如圖1-5所示。而對于薄膜的測量，上下表面形貌、粗糙度、厚度等信息能通過一次測量得到，但是由于薄膜上下表面的反射，會使提取出來的白光干涉信號出現(xiàn)雙峰形式，變得更復(fù)雜。另外，由于白光掃描法需要掃描過程，因此測量時間較長而且易受外界干擾?；趫D像分割技術(shù)的薄膜結(jié)構(gòu)測試方法，實現(xiàn)了對雙峰干涉信號的自動分離，實現(xiàn)了薄膜厚度的測量。白光干涉膜厚測量技術(shù)的優(yōu)化需要對實驗方法和算法進行改進。黃浦區(qū)防水膜厚儀薄膜是指分子、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...

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量實驗裝置的設(shè)計及搭建。該實驗裝置主要由白光反射光譜探測模塊、靶丸吸附轉(zhuǎn)位模塊、三維運動模塊、氣浮隔震平臺等幾部分組成，可實現(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量方法，該方法利用白光反射光譜測量靶丸殼層光學(xué)厚度，利用白光垂直掃描干涉技術(shù)測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)。白光干涉膜厚測量技術(shù)...

薄膜作為改善器件性能的重要途徑，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代光學(xué)、電子、醫(yī)療、能源、建材等技術(shù)領(lǐng)域。受薄膜制備工藝及生產(chǎn)環(huán)境影響，成品薄膜存在厚度分布不均、表面粗糙度大等問題，導(dǎo)致其光學(xué)及物理性能達(dá)不到設(shè)計要求，嚴(yán)重影響成品的性能及應(yīng)用。隨著薄膜生產(chǎn)技術(shù)的迅速發(fā)展，準(zhǔn)確測量和科學(xué)評價薄膜特性作為研究熱點，也引起產(chǎn)業(yè)界的高度重視。厚度作為關(guān)鍵指標(biāo)直接影響薄膜工作特性，合理監(jiān)控薄膜厚度對于及時調(diào)整生產(chǎn)工藝參數(shù)、降低加工成本、提高生產(chǎn)效率及企業(yè)競爭力等具有重要作用和深遠(yuǎn)意義。然而，對于市場份額占比大的微米級工業(yè)薄膜，除要求測量系統(tǒng)不僅具有百納米級的測量精度之外，還要求具備體積小、穩(wěn)定性好的特點，以適...

在納米量級薄膜的各項相關(guān)參數(shù)中，薄膜材料的厚度是薄膜設(shè)計和制備過程中的重要參數(shù)，是決定薄膜性質(zhì)和性能的基本參量之一，它對于薄膜的光學(xué)、力學(xué)和電磁性能等都有重要的影響[3]。但是由于納米量級薄膜的極小尺寸及其突出的表面效應(yīng)，使得對其厚度的準(zhǔn)確測量變得困難。經(jīng)過眾多科研技術(shù)人員的探索和研究，新的薄膜厚度測量理論和測量技術(shù)不斷涌現(xiàn)，測量方法實現(xiàn)了從手動到自動，有損到無損測量。由于待測薄膜材料的性質(zhì)不同，其適用的厚度測量方案也不盡相同。對于厚度在納米量級的薄膜，利用光學(xué)原理的測量技術(shù)應(yīng)用。相比于其他方法，光學(xué)測量方法因為具有精度高，速度快，無損測量等優(yōu)勢而成為主要的檢測手段。其中具有代表性的測量方法有...

白光干涉測量技術(shù)，也被稱為光學(xué)低相干干涉測量技術(shù)，使用的是低相干的寬譜光源，例如超輻射發(fā)光二極管、發(fā)光二極管等。同所有的光學(xué)干涉原理一樣，白光干涉同樣是通過觀察干涉圖樣的變化來分析干涉光程差的變化，進而通過各種解調(diào)方案實現(xiàn)對待測物理量的測量。采用寬譜光源的優(yōu)點是由于白光光源的相干長度很?。ㄒ话銥閹孜⒚椎綆资⒚字g），所有波長的零級干涉條紋重合于主極大值，即中心條紋，與零光程差的位置對應(yīng)。中心零級干涉條紋的存在使測量有了一個可靠的位置的參考值，從而只用一個干涉儀即可實現(xiàn)對被測物理量的測量，克服了傳統(tǒng)干涉儀無法實現(xiàn)測量的缺點。同時，相比于其他測量技術(shù),白光干涉測量方法還具有對環(huán)境不敏感、抗干擾能...

采用峰峰值法處理光譜數(shù)據(jù)時，被測光程差的分辨率取決于光譜儀或CCD的分辨率。我們只需獲得相鄰的兩干涉峰值處的波長信息即可得出光程差，不必關(guān)心此波長處的光強大小，從而降低數(shù)據(jù)處理的難度。也可以利用多組相鄰的干涉光譜極值對應(yīng)的波長來分別求出光程差，然后再求平均值作為測量光程差，這樣可以提高該方法的測量精度。但是，峰峰值法存在著一些缺點：當(dāng)使用寬帶光源作為輸入光源時，接收光譜中不可避免地疊加有與光源同分布的背景光，從而引起峰值處波長的改變，引入測量誤差。同時，當(dāng)兩干涉信號之間的光程差很小，導(dǎo)致其干涉光譜只有一個干涉峰的時候，此法便不再適用。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以實現(xiàn)對薄膜的三維成像和分析。工廠膜厚...

確定靶丸折射率及厚度的算法，由于干涉光譜信號與膜的光參量直接相關(guān)，這里主要考慮光譜分析的方法根據(jù)測量膜的反射或透射光譜進行分析計算，可獲得膜的厚度、折射率等參數(shù)。根據(jù)光譜信號分析計算膜折射率及厚度的方法主要有極值法和包絡(luò)法、全光譜擬合法。極值法測量膜厚度主要是根據(jù)薄膜反射或透射光譜曲線上的波峰的位置來計算，對于弱色散介質(zhì)，折射率為恒定值，根據(jù)兩個或兩個以上的極大值點的位置，求得膜的光學(xué)厚度，若已知膜折射率即可求解膜的厚度；對于強色散介質(zhì)，首先利用極值點求出膜厚度的初始值。薄膜厚度是一恒定不變值，可根據(jù)極大值點位置的光學(xué)厚度關(guān)系式獲得入射波長和折射率的對應(yīng)關(guān)系，再依據(jù)薄膜材質(zhì)的色散特性，引入合適...

光纖白光干涉測量使用的是寬譜光源。光源的輸出光功率和中心波長的穩(wěn)定性是光源選取時需要重點考慮的參數(shù)。論文所設(shè)計的解調(diào)系統(tǒng)是通過檢測干涉峰值的中心波長的移動實現(xiàn)的，所以光源中心波長的穩(wěn)定性將對實驗結(jié)果產(chǎn)生很大的影響。實驗中我們所選用的光源是由INPHENIX公司生產(chǎn)的SLED光源，相對于一般的寬帶光源具有輸出功率高、覆蓋光譜范圍寬等特點。該光源采用+5V的直流供電，標(biāo)定中心波長為1550nm，且其輸出功率在一定范圍內(nèi)是可調(diào)的，驅(qū)動電流可以達(dá)到600mA。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應(yīng)用于太陽能電池中的薄膜光學(xué)參數(shù)測量。小型膜厚儀技術(shù)指導(dǎo)白光掃描干涉法能免除色光相移干涉術(shù)測量的局限性。白光掃描干涉法采...

傅里葉變換是白光頻域解調(diào)方法中一種低精度的信號解調(diào)方法。早是由G.F.Fernando和T.Liu等人提出，用于低精度光纖法布里-珀羅傳感器的解調(diào)。因此，該解調(diào)方案的原理是通過傅里葉變換得到頻域的峰值頻率從而獲得光程差，進而得到待測物理量的信息。傅里葉變換解調(diào)方案的優(yōu)點是解調(diào)速度較快，受干擾信號的影響較小。但是其測量精度較低。根據(jù)數(shù)字信號處理FFT（快速傅里葉變換）理論，若輸入光源波長范圍為[]λ1,λ2，則所測光程差的理論小分辨率為λ1λ2/(λ2?λ1)，所以此方法主要應(yīng)用于對解調(diào)精度要求不高的場合。傅里葉變換白光干涉法是對傅里葉變換法的改進。該方法總結(jié)起來就是對采集到的光譜信號做傅里葉變...

與激光光源相比以白光的寬光譜光源由于具有短相干長度的特點使得兩光束只有在光程差極小的情況下才能發(fā)生干涉因此不會產(chǎn)生干擾條紋。同時由于白光干涉產(chǎn)生的干涉條紋具有明顯的零光程差位置避免了干涉級次不確定的問題。本文以白光干涉原理為理論基礎(chǔ)對單層透明薄膜厚度測量尤其對厚度小于光源相干長度的薄膜厚度測量進行了研究。首先從白光干涉測量薄膜厚度的原理出發(fā)、分別詳細(xì)闡述了白光干涉原理和薄膜測厚原理。接著在金相顯微鏡的基礎(chǔ)上構(gòu)建了型垂直白光掃描系統(tǒng)作為實驗中測試薄膜厚度的儀器并利用白光干涉原理對的位移量進行了標(biāo)定。白光干涉膜厚測量技術(shù)的發(fā)展將促進相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步。天津小型膜厚儀在激光慣性約束核聚變...

自1986年E.Wolf證明了相關(guān)誘導(dǎo)光譜的變化以來，人們在理論和實驗上展開了討論和研究。結(jié)果表明，動態(tài)的光譜位移可以產(chǎn)生新的濾波器，應(yīng)用于光學(xué)信號處理和加密領(lǐng)域。在論文中，我們提出的基于白光干涉光譜單峰值波長移動的解調(diào)方案，可以用于當(dāng)光程差非常小導(dǎo)致其干涉光譜只有一個干涉峰時的信號解調(diào)，實現(xiàn)納米薄膜厚度測量。在頻域干涉中，當(dāng)干涉光程差超過光源相干長度的時候，仍然可以觀察到干涉條紋。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是白光光源的光譜可以看成是許多單色光的疊加，每一列單色光的相干長度都是無限的。當(dāng)我們使用光譜儀來接收干涉光譜時，由于光譜儀光柵的分光作用，將寬光譜的白光變成了窄帶光譜，從而使相干長度發(fā)生變化。白光...

白光掃描干涉法能免除色光相移干涉術(shù)測量的局限性。白光掃描干涉法采用白光作為光源，白光作為一種寬光譜的光源，相干長度較短，因此發(fā)生干涉的位置只能在很小的空間范圍內(nèi)。而且在白光干涉時，有一個確切的零點位置。測量光和參考光的光程相等時，所有波段的光都會發(fā)生相長干涉，這時就能觀測到有一個很明亮的零級條紋，同時干涉信號也出現(xiàn)最大值，通過分析這個干涉信號，就能得到表面上對應(yīng)數(shù)據(jù)點的相對高度，從而得到被測物體的幾何形貌。白光掃描干涉術(shù)是通過測量干涉條紋來完成的，而干涉條紋的清晰度直接影響測試精度。因此，為了提高精度，就需要更為復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，這使得條紋的測量變成一項費力又費時的工作。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以...

在白光反射光譜探測模塊中，入射光經(jīng)過分光鏡1分光后，一部分光通過物鏡聚焦到靶丸表面，靶丸殼層上、下表面的反射光經(jīng)過物鏡、分光鏡1、聚焦透鏡、分光鏡2后，一部分光聚焦到光纖端面并到達(dá)光譜儀探測器，可實現(xiàn)靶丸殼層白光干涉光譜的測量，一部分光到達(dá)CCD探測器，可獲得靶丸表面的光學(xué)圖像。靶丸吸附轉(zhuǎn)位模塊和三維運動模塊分別用于靶丸的吸附定位以及靶丸特定角度轉(zhuǎn)位以及靶丸位置的輔助調(diào)整，測量過程中，將靶丸放置于軸系吸嘴前端，通過微型真空泵負(fù)壓吸附于吸嘴上；然后，移動位移平臺，將靶丸移動至CCD視場中心，通過Z向位移臺，使靶丸表面成像清晰；利用光譜儀探測靶丸殼層的白光反射光譜；靶丸在軸系的帶動下，...

薄膜作為一種特殊的微結(jié)構(gòu)，近年來在電子學(xué)、摩擦學(xué)、現(xiàn)代光學(xué)得到了廣泛的應(yīng)用，薄膜的測試技術(shù)變得越來越重要。尤其是在厚度這一特定方向上，尺寸很小，基本上都是微觀可測量。因此，在微納測量領(lǐng)域中，薄膜厚度的測試是一個非常重要而且很實用的研究方向。在工業(yè)生產(chǎn)中，薄膜的厚度直接關(guān)系到薄膜能否正常工作。在半導(dǎo)體工業(yè)中，膜厚的測量是硅單晶體表面熱氧化厚度以及平整度質(zhì)量控制的重要手段。薄膜的厚度影響薄膜的電磁性能、力學(xué)性能和光學(xué)性能等，所以準(zhǔn)確地測量薄膜的厚度成為一種關(guān)鍵技術(shù)。白光干涉膜厚測量技術(shù)的精度可以達(dá)到納米級別。新型膜厚儀定做白光干涉在零光程差處，出現(xiàn)零級干涉條紋，隨著光程差的增加，光源譜寬范圍內(nèi)的每...

白光干涉的相干原理早在1975年就已經(jīng)被提出，隨后于1976年在光纖通信領(lǐng)域中獲得了實現(xiàn)。1983年，BrianCulshaw的研究小組報道了白光干涉技術(shù)在光纖傳感領(lǐng)域中的應(yīng)用。隨后在1984年，報道了基于白光干涉原理的完整的位移傳感系統(tǒng)。該研究成果證明了白光干涉技術(shù)可以被用于測量能夠轉(zhuǎn)換成位移的物理參量。此后的幾年間，白光干涉應(yīng)用于溫度、壓力等的研究相繼被報道。自上世紀(jì)九十年代以來，白光干涉技術(shù)快速發(fā)展，提供了實現(xiàn)測量的更多的解決方案。近幾年以來，由于傳感器設(shè)計與研制的進步，信號處理新方案的提出，以及傳感器的多路復(fù)用[39]等技術(shù)的發(fā)展，使得白光干涉測量技術(shù)的發(fā)展更加迅***光干涉膜厚測量技...

自上世紀(jì)60年代起，利用X及β射線、近紅外光源開發(fā)的在線薄膜測厚系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于西方先進國家的工業(yè)生產(chǎn)線中。20世紀(jì)70年代后，為滿足日益增長的質(zhì)檢需求，電渦流、電磁電容、超聲波、晶體振蕩等多種膜厚測量技術(shù)相繼問世。90年代中期，隨著離子輔助、離子束濺射、磁控濺射、凝膠溶膠等新型薄膜制備技術(shù)取得巨大突破，以橢圓偏振法和光度法為展示的光學(xué)檢測技術(shù)以高精度、低成本、輕便環(huán)保、高速穩(wěn)固為研發(fā)方向不斷迭代更新，迅速占領(lǐng)日用電器及工業(yè)生產(chǎn)市場，并發(fā)展出依據(jù)用戶需求個性化定制產(chǎn)品的能力。其中，對于市場份額占比較大的微米級薄膜，除要求測量系統(tǒng)不僅具有百納米級的測量準(zhǔn)確度及分辨力以外，還要求測量系統(tǒng)...

針對微米級工業(yè)薄膜厚度測量，研究了基于寬光譜干涉的反射式法測量方法。根據(jù)薄膜干涉及光譜共聚焦原理，綜合考慮成本、穩(wěn)定性、體積等因素要求，研制了滿足工業(yè)應(yīng)用的小型薄膜厚度測量系統(tǒng)。根據(jù)波長分辨下的薄膜反射干涉光譜模型，結(jié)合經(jīng)典模態(tài)分解和非均勻傅里葉變換思想，提出了一種基于相位功率譜分析的膜厚解算算法，能有效利用全光譜數(shù)據(jù)準(zhǔn)確提取相位變化，對由環(huán)境噪聲帶來的假頻干擾，具有很好的抗干擾性。通過對PVC標(biāo)準(zhǔn)厚度片，PCB板芯片膜層及鍺基SiO2膜層的測量實驗對系統(tǒng)性能進行了驗證，結(jié)果表明測厚系統(tǒng)具有1~75μm厚度的測量量程，μm.的測量不確定度。由于無需對焦，可在10ms內(nèi)完成單次測量，...

靶丸殼層折射率、厚度及其分布參數(shù)是激光慣性約束聚變（ICF）物理實驗中非常關(guān)鍵的參數(shù)，精密測量靶丸殼層折射率、厚度及其分布對ICF精密物理實驗研究具有非常重要的意義。由于靶丸尺寸微?。▉喓撩琢考墸⒔Y(jié)構(gòu)特殊（球形結(jié)構(gòu)）、測量精度要求高，如何實現(xiàn)靶丸殼層折射率及其厚度分布的精密測量是靶參數(shù)測量技術(shù)研究中重要的研究內(nèi)容。本論文針對靶丸殼層折射率及厚度分布的精密測量需求，開展了基于白光干涉技術(shù)的靶丸殼層折射率及厚度分布測量技術(shù)研究。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以在不同環(huán)境下進行測量。黃浦區(qū)工廠膜厚儀白光干涉時域解調(diào)方案需要借助機械掃描部件帶動干涉儀的反射鏡移動，補償光程差，實現(xiàn)對信號的解調(diào)[44-45]。...

白光干涉在零光程差處，出現(xiàn)零級干涉條紋，隨著光程差的增加，光源譜寬范圍內(nèi)的每條譜線各自形成的干涉條紋之間互有偏移，疊加的整體效果使條紋對比度下降。測量精度高，可以實現(xiàn)測量,采用白光干涉原理的測量系統(tǒng)的抗干擾能力強，動態(tài)范圍大，具有快速檢測和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點。普通的激光干涉與白光干涉之間雖然有差別，但也有很多的共同之處?？梢哉f，白光干涉實際上就是將白光看作一系列理想的單色光在時域上的相干疊加，在頻域上觀察到的就是不同波長對應(yīng)的干涉光強變化曲線。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以對薄膜的表面和內(nèi)部進行聯(lián)合測量和分析。推薦膜厚儀信賴推薦光學(xué)測厚方法集光學(xué)、機械、電子、計算機圖像處理技術(shù)為一體，以其光波長為測量基...

薄膜作為重要元件，通常使用金屬、合金、化合物、聚合物等作為其主要基材，品類涵蓋光學(xué)膜、電隔膜、阻隔膜、保護膜、裝飾膜等多種功能性薄膜，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代光學(xué)、電子、醫(yī)療、能源、建材等技術(shù)領(lǐng)域。常用薄膜的厚度范圍從納米級到微米級不等。納米和亞微米級薄膜主要是基于干涉效應(yīng)調(diào)制的光學(xué)薄膜，包括各種增透增反膜、偏振膜、干涉濾光片和分光膜等。部分薄膜經(jīng)特殊工藝處理后還具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損等特性，對通訊、顯示、存儲等領(lǐng)域內(nèi)光學(xué)儀器的質(zhì)量起決定性作用[1-3]，如平面顯示器使用的ITO鍍膜，太陽能電池表面的SiO2減反射膜等。微米級以上的薄膜以工農(nóng)業(yè)薄膜為主，多使用聚酯材料，具有易改性、可回收、適...