利用白光干涉垂直扫描法测量波片延迟量

将白光偏振干涉、迈克耳孙干涉仪和垂直扫描系统相结合,提出了一种利用白光干涉垂直扫描测量波片延迟量(包括级次信息)的方法。准直的白光经偏振干涉系统形成两束偏振方向相同的线偏光,它们进入迈克耳孙干涉仪后分别被两干涉臂的平面镜反射形成四束光,在压电传感器(PZT)驱动干涉仪动镜垂直扫描的过程中,它们两两干涉,形成3组白光干涉包络。根据CCD各像素记录的白光干涉信号,计算白光干涉包络之间的光程差,即可获取被测延迟量。实验测量了一多级波片的延迟量,其结果(4268.1nm)与使用光谱扫描法测量得到的结果(4269.9nm)相吻合。     

基于有效信号提取的白光干涉信号快速处理方法

针对白光扫描干涉术在垂直大范围扫描过程中的测量效率问题,提出了一种基于有效信号提取的白光信号快速处理方法。使用白光LED光源,建立了双峰频谱分布模型,并使用该模型进行了仿真实验,给出了不同算法在特定采样步长下所需的最小采样区间长度确定方法,在不改变测量精度的条件下减少了解算所需的数据量,并使得轮廓解算可以在采样结束前开始。针对垂直大范围扫描过程中的背景值波动问题,给出了一种基于背景集合的白光干涉信号背景分离方法,并通过与几种常见信号处理方法的比较,证明了背景值提取的完整性,有效消除了背景值波动现象对测量精度造成的影响。最后将上述方法应用于自主设计开发的白光轮廓仪,使用傅里叶变换法精确测量了U盘接口表面形貌特征。测量结果表明:从扫描开始到获得表面高度信息的总时间减少了49.02%。     

白光显微干涉三维形貌测量中的移相误差校正方法

白光显微干涉术通过驱动干涉显微物镜垂直扫描移相,采集低相干干涉图序列,定位干涉包络中的零光程差位置,获取待测表面的三维形貌。微观形貌的计算由获取粗略形貌的垂直扫描（VSI）算法和获取精细形貌的移相（PSI）算法两部分组成。通常情况下,设置垂直扫描移相的步长为八分之一中心波长,但移相器误差和干涉显微物镜数值孔径效应等都会使得移相量偏离π/2。文中采用基于对比度变化重心提取的VSI算法,4M幅法和7幅法两种PSI算法,分别讨论了两种类型移相误差对形貌计算的影响。理论和数值分析结果表明,在宽带光作用下,7幅法仍对移相误差不敏感,4M幅法产生的精细相位误差形式恰好与干涉物镜数值孔径效应对条纹展宽的影响相一致,在从精细相位转换为精细形貌时相互抵消。因而,采用基于对比度变化重心提取的VSI算法和4M幅PSI算法计算形貌数据,干涉物镜数值孔径效应造成的移相误差无影响,移相器误差造成的形貌复原误差可以通过预先测量已知高度的标准台阶进行标定去除。应用上述移相误差校正方法测量了高度为460 nm的台阶,形貌测试结果正确且鲁棒。     

基于变速扫描技术的大尺寸台阶测量

为了提高大尺寸台阶结构的单边测量精度、缩短测量时间，基于变速扫描技术，并利用傅里叶变换提取法及单边台阶评价算法进行扫描干涉信号的处理，提出并搭建了具有变速扫描功能的白光干涉测量系统。并且利用该系统对标称值为9.9760.028 m的台阶标准样板进行了测量，10次重复性测量结果为9.971 m，标准偏差量为0.007 m，测量时间仅为35 s，远小于常规扫描方法的222 s，大大缩短了测量时间，因此说明了该系统在大尺寸台阶结构测量中，具有较高的精确性与高效性。     

采用变速白光扫描干涉术测量大尺度台阶结构

针对传统白光扫描干涉术在对一些垂直尺度较大器件的测试中,存在测量时间长、信号利用率低等问题,本文提出了应用于白光扫描干涉测量的变速扫描策略,并开发了基于预定义模式的变速扫描和基于自动对焦模式的变速扫描两种具体的实现方式。本文方法能够控制测量系统仅在有干涉条纹存在的空间区域采集图像,而在其它区域加速运行,从而提高了测试效率。测量过程中,通过编写的测量软件控制纳米测量机(NMM),并利用NMM的高精度定位能力实现变速扫描。实验测试了一个100μm台阶结构,相对传统固定步长扫描法,变速扫描在保持高精度的基础上提高了测量效率。     

白光干涉检测仪垂直扫描系统设计

白光垂直扫描干涉测量方法具有高精度、大量程并且为非接触测量等优点,因此被广泛地应用于半导体、微机电系统(MEMS)等检测领域.传统的白光扫描干涉仪采用压电(PZT)陶瓷驱动器,虽然能实现高精度的测量,但存在量程小、测量效率低等缺点.基于此,提出了以步进电机作为驱动器、高精度光栅尺作为位置反馈的白光干涉垂直扫描运动平台,并设计了以现场可编程逻辑门阵列(FPGA)为核心处理器的控制板卡.实验证明,该运动平台在运动速度为50 μm/s时,定位偏差小于15 nm,最大行程为3 mm,实现了高精度、大行程以及高效率的扫描检测.可以以较低的成本实现对具有高深宽比的微纳器件形貌的检测.     

基于小波变换的干涉信号包络提取方法研究

为了实现对宽谱光源自相干函数的测量,必须对宽谱光源干涉信号的包络进行提取.因此,宽谱光源干涉信号包络的提取就成为了测量光源自相干函数的关键因素.针对现有的包络解调方法的不足,建立了基于复Morlet小波的干涉信号包络提取方法.该方法采用复Morlet小波作为母小波,通过选择适合尺度参数和位置参数,可以有效地提取干涉信号的包络并具有良好的抗噪能力;利用计算机Matlab仿真证明了该方法的有效性;最后利用该方法对韩国Fiber Pro公司的白光干涉仪干涉输出信号进行包络提取,动态范围达到-60 dB.     

白光干涉法三维面型重构仿真研究

采用Twyman光路结构和LED为光源进行白光干涉三维测量,对干涉图像及元件面型的重构算法进行了仿真研究。使用Matlab软件,选取了两种面型结构函数,仿真得出重构的面型,选取5个参考点进行了对比。研究结果表明,白光干涉测量具有高精度、测量时间短、相对误差小于0.5%。     

单基线PolInSAR反演算法研究

极化干涉合成孔径雷达(PolInSAR)测量是一种集极化雷达(PolSAR)和干涉雷达(InSAR)测量技术于一体的新的对地观测技术,利用极化干涉雷达数据反演地表植被参数特别是森林的垂直结构参数是当前极化干涉研究的热点问题。经典的单基线PolInSAR反演算法是Cloude和Papathanassiou提出的三阶段反演算法,但是该算法在相干值估计、直线拟合和散射体去相干估计等方面都存在着误差,直接影响反演精度。该文提出了一种新的基于统计特征和PolInSAR相位最优化算法的反演算法,并采用PolInSAR模拟数据验证了该算法的有效性。     

白光干涉法微观台阶测量

在微纳器件测试与计量标定领域,很多问题都涉及到对微观台阶的高精度测量。白光干涉垂直扫描法具有非接触、精度高、速度快等优点,基于此搭建了白光干涉微观检测系统。利用相移干涉理论,解算出被测微观台阶的空间相对高度信息。通过中值滤波加间隔差分取极值的方法,有效识别出台阶的左右两个边缘,减小了脉冲等噪声带来的干扰。以C#语言编写了WPF形式的检测软件系统,并对标准的微观台阶进行了多次实验。实验结果表明,该方案测量的平均偏差稳定在2nm以内,重复性精度优于0.5%。     

Improved synthesised source for white light interferometry

The authors present and demonstrate a novel method in which, by multiplying the autocorrelation functions of two low coherence sources, a synthesised source with a dominant central fringe is generated for use in white light interferometry. It is found that this method can further reduce the minimum signal to noise ratio required to identify the central fringe position, when compared with the summation method reported previously. This method offers a better synthesised source for white light interferometry     

基于白光倾斜扫描干涉术的微结构测量方法

针对白光垂直扫描干涉技术由于测试系统中物镜视场和移相器的行程限制,使其不能进行较大横向范围的测试.本文使用白光倾斜扫描干涉术代替垂直扫描,以扩展其横向测量范围,提高测试效率.基于纳米测量机(NMM)搭建了测试系统,由NMM代替传统的压电陶瓷(PZT)带动被测物体进行倾斜扫描.分析了倾斜扫描的测量原理,针对本系统提出了倾...     

涡旋光用于物体面内位移变形测量的模拟

提出了一种利用涡旋光进行面内位移测 量的新方法。将传统的电子散斑干涉测量技术与液晶空间光调制器(SLM)相结合,把 利用SLM所 获得的涡旋光应用于双光路电子散斑干涉,从而测量变形物体的面内位移。推导出了以平面 光为物光、涡 旋光为参考光以及涡旋光为参考光、物光时物体发生面内变形前后的干涉强度公式, 模拟了变形前 后的干涉图样,分析了干涉变形图样的特征。运用四步相移方法求出了物体的变形相位公式 ,通过解包裹得 到了物体的变形相位。模拟结果与利用传统电子散斑干涉测量系统结合傅里叶变换法 获得面内位 移的变形相位分布是一致的,表明涡旋光可以应用于物体的变形测量,为物体面内位移变 形测量提供了一种新途径。