多光束移相干涉在镀膜平面形貌测量的应用研究

本文以光干涉原理为基础,分析多光束干涉原理特点及其在平面形貌（平面度）测量中应用可能,提出应用移相方法对被测镀高反膜表面进行调制,得到一系列被调制的干涉图样,经计算机对干涉图样进行自动采集和图像解包裹,获得被测表面的三维形貌数据,并通过实际测试验证了该方法的可行性和科学性.     

多光束干涉在精密测试技术中的应用探讨

本文介绍多光束干涉在光电精密对准中的应用．     

用多光束干涉实现纳米级阵列图形的长焦深光刻

用多束相干光适当组合干涉曝光,得到的图形与基片在干涉场内的纵向位置z无关,与x、y位置呈周期关系,光的相干长度对应传统光学光刻的焦深。该方法适合大尺寸基片上纳米级孔、锥阵列图形的制作。模拟了双光束双曝光、三光束单曝光和四光束单曝光的干涉场光强分布,用波长为441.6nm的激光曝光得到尺寸为200nm的孔阵和点阵的图形。     

基于波长移相干涉的台阶测量技术

概括了波长移相干涉技术的特点，将基于波长移相干涉技术的台阶测量算法分成两类：时域算法和频域算法。时域算法包括开瑞（Carre）算法和多波长组合算法等，频域算法包括基于时域傅立叶变换找基频算法、塔可达（Takeda）算法等，文中分析了这些算法在实际应用中需要考虑的技术问题，针对时频域算法特点，提出了基于时域傅立叶变换的差分算法，实验结果与分析证明这一算法的正确性和可行性。     

利用白光扫描干涉测量表面微观形貌

由于激光显微干涉只能测量表面微观形貌的相对高度值,不能进行绝对测量,本文提出了白光显微干涉测量方法,研制了测量仪器,并对CCD像素格值和PZT进行了标定.该仪器以白光干涉理论为基础,利用空间频域算法计算白光干涉图零级条纹中心位置,根据零级条纹中心移动量来得到被测工件表面微观形貌.对被测工件表面进行了测试,试验结果表明:...     

基于移相干涉技术的高精度活塞内径测量方法研究及测量系统研制

介绍了一种应用移相干涉法测量精密活塞内径的方法,并研制了高精度活塞内径测量仪.利用一等量块与平面平晶研合形成的标准具作为标准,采用白光干涉定位、激光干涉测长与移相干涉技术结合的位移测量技术方案实现了活塞内径的高精度非接触自动测量.实验结果表明,该仪器在(10～100)mm测量范围内,测量分辨率为1nm,测量结果的标准偏差不大于50nm.     

磁盘表面粗糙度移相干涉测量仪的PZT驱动分析与设计

采用PZT振动产生移相,研制开发了可用于测量磁盘表面粗糙度的高精表面光学轮廓测量仪,本文在阐述系统工作原理之后,介绍其中的相移驱动装置的设计与实现。     

相移干涉三维形貌纳米检测及算法研究

基于相移干涉理论设计并实现了微平面三维形貌测试系统，针对三维形貌检测解包裹过程中出现的问题，改进了现有的残差点判断法，能够更加准确、快速地确定残差点的存在．对相位解包裹算法进行了系统研究．分析了干涉图中残差对相位解包裹的影响，提出了一种基于二阶导数的区域增长解包裹算法．在实际测量中，最终结果得到了明显的改善，证明了该方法的有效性，提高了系统精度、采用此算法，系统的纵向测量误差小于2nm．     

移相干涉技术在活塞外径测量中应用

基于传统接触式测长仪器存在不足,通过对长度干涉仪测量原理方法的分析研究,提出采用移相干涉技术进行瞄准定位的方法,并应用在活塞外径测量系统中.通过实验验证:采用双移相干涉测头结构的活塞外径测量系统,对活塞表面瞄准定位的重复性较好,活塞外径系统测量不确定度达到0.1μm,移相干涉在高精度基准活塞外径测量中成功应用,具有较好的推广价值.     

等倾与相移两种干涉仪的平面度绝对测量比对

采用三平面互检测量方法,分别在等倾干涉仪和相移干涉仪上对平晶平面度进行了绝对测量比对。针对两种干涉仪不同的测量原理,提出了一种规范方法以从相移干涉仪数十万点阵测量数据中,提取符合等倾干涉仪测量数据格式的结果;对比等倾干涉仪的结构与环境控制方法,研究了相移干涉仪进行平面度绝对检验过程中的温度、温度梯度、温度分层情况,采取双重保温措施下达到了0.002μm的测量重复性,和0.01μm的绝对检验测量不确定度。与等倾干涉仪的检定结果的差异小于0.01μm,证明了相移干涉仪用于平晶的平面度检定工作可行性。     

平面光学元件平面度动态干涉拼接测量

开展了基于动态干涉仪的平面光学元件平面度干涉拼接测量,并研究了影响测量和拼接的主要误差。用二级减振的方法来抑制环境中振动的影响;根据允许的变化条纹数来控制二维移动平台导轨精度。建立了以ZYGO公司的DynaFiz干涉仪为子口径采集仪器的干涉拼接系统,开展了单口径平面度测量及拼接实验,完成了200mm×300mm 平面光学元件的平面度测试,并与大口径干涉仪所测试的全口径测量数据进行比对,拼接结果的10次实验均方差为0.001λ(λ=632.8nm)。     

零差干涉仪用于振动校准中关键技术的研究

针对零差干涉仪用于低频振动校准中数据量过大的问题,分析了其输出干涉信号的特点,采用了一种动态相位的展开算法,该算法利用了振动过程中加速度量的信息,能够大大降低频振动校准时对采样率的需求,从而有效地减小了采集时的数据量。针对正弦振动参数计算的问题,采用了基于最小二乘算法的参数递推算法,既能避免参数计算是矩阵求逆等运算操作,还能实现参数的实时计算。结果表明,利用本文所述方法能够有效地拓宽零差干涉仪用于低频振动测量时的频率下限。     

用数字波面干涉仪快速检测平晶的平行度

文章提出了一种新的检测方法即用数字波面干涉仪检测平晶的平行度.分析了测量不确定度的来源,并对测量不确定度进行了分析评定.与传统的方法相比在保证测量准确度的前提下,大大提高了工作效率.     

光纤位移干涉仪测高速漫反射面速度误差分析

首次从理论上分析基于单模光纤的位移干涉仪用于高速漫反射面速度测量的相位误差,包括来源和大小及其与系统各参量的关系.计算了光束从光纤出射,经漫反射面反射,再耦合进单模光纤的光场表达式.结果表明,相位误差的来源包括两部分:光束传输衍射效应及漫反射面表面的随机相位特性.由相位误差引起的位移和速度相对误差都在10-6量级,并且同时采用VISAR和光纤位移干涉仪来测量爆轰加载下铜飞片的速度轨迹.实验结果表明,单模光纤位移干涉仪的实际测量精度可以和VISAR相当,证明了单模光纤位移干涉仪用于高速漫反射面速度测量的可行性.     

新型移相量块干涉仪的研制

研制了一台用于0.5~100 mm量块测量的新型移相量块干涉仪,分别以波长为633 nm和543 nm的两台稳频激光器作为测量光源,通过一根单模光纤引入到干涉仪内。高精密移相器实现5步移相干涉测量,CCD相机采集干涉条纹并计算干涉条纹小数,被测量块长度采用多波长的小数重合法计算。移相量块干涉仪的测量不确定度达到U=0.015μm+0.07×10~(-6)L(L为量块长度,mm)。     

平晶平面度综合测量方法探讨

在JJG28-2000平晶检定规程中,对平晶有效直径d范围内的平面度和(2/3)d范围内的平面度均有规定的要求.本文将对此问题进行分析,最后给出了符合现行规程要求的新测量方法,补充了计算公式.     

基于相移干涉仪的平面度测量软件设计

以相移干涉法测出的点阵波面数据为基础,设计了计量用平面度测试软件Flat Ex,包括标准平晶的绝对检验、研磨面平尺的斜入射测量和子孔径拼接及三个功能算法模块。通过与等倾干涉仪检定过程的比较,从理论上说明从密集点阵数据中提取稀疏点数据的合理方法,以符合规程的要求或约定俗成的做法。程序已经用于处理Matro Pro和Phase One等多种相移干涉仪数据,提取出符合要求的平面度结果。在相移干涉仪与等倾干涉仪检定结果进行比对实验中,表现出良好的一致性。     

激光干涉仪在气体微小流量测量中的应用

为了提升气体微小流量的校准能力,拓展流量校准范围下限,以被动活塞式玻璃体积管主标准器作为研究对象,提出一种使用激光干涉仪实时测量活塞移动位移从而计算得出标准流量的方法,将流量范围下限从1 mL/min扩展至0.01 mL/min.开展了流量重复性试验及标准流量不确定度分析,试验结果表明该标准器在扩展的微小流量范围内具有...