磁泡膜厚度的可见光谱测量法

磁泡膜通常是指在钆镓石榴石(GGG)基片上外延的一层铁石榴石薄膜,它的厚度为几个微米,由于厚度对磁特性有影响,膜的厚度成为一个重要参数。磁泡类型的外延膜也可用作磁光器件,如在激光陀螺中的磁镜。测量此种外延膜厚度的不破坏方法最常用的是红外透射光谱法〔1〕。但用红外谱测厚存在二个问题:一是外延膜生长在基片的上下两面,透射法对两个面的干涉效果是相同的,实际测得的干涉图是由上下两个外延膜的干涉图的叠加而成;二是光谱法测厚需用介质的折射率数据,可见光下测薄膜折射率的方法很多,如椭偏仪法、布     

高灵敏度分束干涉型LCD盒间隙厚度测量仪

本文报道一种高灵敏度分束干涉型ＬＣＤ盒间隙厚度测量仪（以下简称测厚仪），并重点介绍其两项关键技术：干涉条纹级次的彩色识别法和光楔干涉定标法。要精确测量液晶盒间隙厚度，必须准确测定基准和测量这两组干涉条纹间的距离，因而必须准确识别干涉条纹的级次。强度识别法的测量精度易受随机噪声的影响。本文提出条纹级次的彩色识别法，利用这种方法，测量精度可以大幅度提高。定标是测厚仪的另一关键技术。本文提出独特的光楔干涉定标法。文中给出了光楔干涉法定标精度的理论估算，同时制成一光楔并应用于高精度测厚仪的实际定标     

光干涉法显微镜测量三维表面形貌研究

本文介绍了利用光干涉法显微镜测量三维表面形貌.利用计算机对在光干涉法显微镜下拍摄的零件表面轮廓条纹图象进行图象识别与处理,自动寻找条纹和计算,直接获得三维表面轮廓形貌.测量结果与触针式轮廓仪的测量结果进行了比较.     

干涉测量法的最近展况——根据斋藤弘义教授讲学记录整理

一、序干涉测量法是把光的波长做为一把尺子,用来测量长度、厚度、面形误差等的一种测量技术.这种技术在很早以前就已被广泛地利用在测量中.1960年激光的出现给干涉测量技术带来了根本性的变化.激光具有足够的时间相干和空间相干,可提高干涉条纹的对比度,避免用扩展光源给测量中带来的操作上的麻烦,使得一般人都可以利用干涉法进行测量.     

新型平面度测试仪的设计

本文简述了平行光束倾斜入射在两相近表面产生等厚干涉条纹测量平面度的原理,从而设计出一种等厚干涉条纹格值(指等厚干涉条纹所对应的厚度间隔)可变化的新型平面度测试仪。本仪器主要适用于 LSI 和 VLSI 制造技术中测量抛光硅片、掩模版和超微粒照相版的平面度、也可用来测量光学玻璃、金属、陶瓷和 GaAs 等材料制成板的平面度。     

白光干涉表面结构测量仪的优化设计与应用

为测量微机电系统的表面结构,研制了一种基于白光干涉法的表面结构测量仪。设计了显微干涉仪,通过实验分析了显微干涉仪关键设计参数中的光源带宽、物镜数值孔径、孔径光阑大小对垂直扫描白光显微干涉测量中干涉条纹光强分布的影响;设计了Z向一维位移工作台,提出了一种以显微干涉图像灰度值归一化标准方差为依据的白光干涉测量条纹自动搜索定位方法。相关实验结果为白光干涉表面结构测量仪的优化设计提供了参考依据。     

用空间载频法测量玻璃平板的厚度均匀性

设计了一种基于迈克耳逊干涉光路的相位测量系统,将单臂作为检测端完成了对玻璃平板厚度均匀性的直接测量和分析。该系统由CCD采集干涉图样,利用傅里叶变换条纹分析术和相位解包裹技术提取干涉图中所包含的待测相位信息;对于傅里叶变换法中频谱旁瓣中心无法准确定位的问题,采用三角变换法去载频,从而不需要准确地得知频谱旁瓣的中心位置就可以计算出相位结果,消除了人为估算和垂轴方向上的微小载频分量给测量结果带来的误差。实验测量了多块玻璃平板的厚度均匀性。测量结果显示：使用像元大小为4.65 μm×4.65 μm的CCD相机,测量玻璃平板两表面在长度方向和宽度方向上的厚度均匀性的理论精度分别达到0.93%和0.92%,表明本系统基本满足玻璃平板厚度均匀性测量的要求,且对干涉图频谱旁瓣的定位精度和载频的方向精度要求较低。     

白光反射谱测薄膜厚度实验

本实验利用白光的反射谱采测薄膜的厚度,利用单色仪测量不同波长光的干涉光强度,把对条纹的测量转变为对不同波长干涉光强度的测量,既可以手动也可以利用数据采集系统自动采集和处理数据,使操作和测量更加简洁方便.     

四象限光电探测器用于表面形貌测量的研究

提出了一种PIN田字形四象限光电探测器接收激光干涉条纹的空间布置方法.利用积分分析法分析了在理想干涉条纹下,条纹宽度d和条纹旋转角度β与光电探测器差分信号幅值和相差的关系,并给出了满足正交条件的合适的条纹宽度d以及对应的条纹旋转角度β.设计了PIN型四象限光电探测器用于三维表面形貌测量的前置放大电路.实验应用结果表明,PIN型四象限光电探测器的差分信号能满足计数和细分要求,用于拾取激光干涉条纹能达到纳米级分辨率,能满足微纳米表面形貌测量的要求.     

光纤频谱仪测试膜厚的新技术研究

在“Y”型光纤一个端面上垂直放置涂有透明薄膜的玻璃片，入射光在薄膜层的上下表面处两次反射，由于光程差的存在，反射光会发生干涉。不需要测量干涉条纹，根据Fresnel反射定律，仅通过对反射光谱的分析计算，可以测出薄膜的厚度以及折射率。该方法测量精度高、速度快、对薄膜无破坏作用。膜厚测量范围为0．5至几十微米，测量误差小于7nm。     

基于偏转法的物体三维形貌测量

基于数字散斑干涉测量技术,组建一套基于偏转法的物体三维形貌测量系统。首先,通过精密旋转平台使被测物体偏转微小角度,在其表面引入包含该物体形貌信息的弯曲干涉条纹。然后由散斑干涉条纹图提取其相位分布,对滤波后的包裹相位图进行相位解包裹运算,得到相位的真实分布图。最后根据相位分布与物面高度的关系求解出被测物体的高度信息。实验结果表明采用偏转法的散斑干涉技术可以实现物体三维形貌测量,具有测量精度较高、易于实现等优点。     

多表面干涉下的光学元件面形检测

为了消除平行平板类光学元件的多表面干涉效应对元件面形测量的影响,提出了基于波长移相调谐技术与傅里叶变换原理的多表面干涉条纹检测技术.首先,根据波长移相原理和被测元件的厚度,按照推算出的被测腔长与元件厚度间的比例关系正确摆放被测元件的测试位置.然后,通过波长移相技术采集一组干涉图.最后,对这组多表面干涉图进行离散傅里叶变换,提取带有被测元件前后表面面形的频率信息以及厚度变化的频率信息,通过重构算法得到准确的面形信息和厚度信息.实验结果表明:与传统的13步移相算法相比,得到的前表面PV值和RMS值分别相差0.003和0.001,而后表面PV值与RMS值分别相差0和0.001.这些结果基本满足平行平板类光学元件面形的高精度测量与洁净测量的要求.     

电子散斑剪切干涉相移技术的研究

在散斑干涉技术中,待测量与干涉条纹图的相位信息直接相关,因此从干涉条纹图提取相位分布信息就显得尤为重要。文中对平移沃拉斯顿棱镜相移法进行理论分析,证明平移棱镜可以引入稳定、线性的附加相位,给出了棱镜移动和附加相位的关系。利用周边固定中心加载的圆盘进行实验。给出了实验结果,证明平移棱镜相移法可以有效地从干涉条纹中定量提取位移导数信息。     

应用动态调制与干涉条纹形状测量二维角度

采用四象限探测器接收干涉条纹进行位移测量时,干涉条纹的形状会影响各探测器之间的相位差。本文在建立干涉条纹形状与干涉夹角关系模型的基础上,提出了应用四象限探测器识别干涉条纹形状的方法。通过干涉条纹光强面积分运算方法,推导了干涉条纹形状参数与探测器信号相位差之间的理论公式,并给出了相位差与干涉夹角之间的关系。利用PZT匀速驱动参考镜的方法实现了干涉条纹的动态调制,提高了信号相位差的识别精度。通过椭圆拟合技术实现了相位差在(0,π)的高精度识别,并结合特定的正余弦累积运算实现了(-π,π)相位差的识别,从而完成了偏转角度方向的测量。相对传统CCD条纹形状识别方法,该方法扩大了角度测量范围,且更适合动态测量。与高精度自准直仪进行的比对实验表明,该方法在±300″的测量精度为3″。     

通过傅里叶变换测量多表面面形

为了更简便、准确地测量透明平行板,提出了一种基于区域生长算法与傅里叶变换的单幅三表面干涉条纹相位恢复方法。通过傅里叶变化将三表面干涉条纹图由空域变化到频谱域。不同表面的干涉条纹在频谱域中对应的位置不同,通过改变区域生长算法中的参数,提取出合适的区域,最终得到面形。该方法可以由单幅三表面干涉条纹图同时得到透明平行板前后两个表面的面形。分析了由算法求得的表面面形的误差,通过叠加分离的双表面干涉图与原三条纹图进行比较,得到相应的误差分布图,通过误差分布图可以改善算法的精度。将得到的面形与Zygo干涉仪得到的面形进行对比,发现该方法测量精度较高,其相位提取误差PV值小于0.12λ,RMS值小于0.065λ;重复性得到验证,其重复率可靠度优于λ/100。测量到的面形与物体真实面形接近,测量方法更加简便。     

用干涉条纹图像重建反射镜的三维面形

给出了用干涉条纹图像重建反射镜三维面形的方法,用泰曼-格林干涉仪采集被测镜面的干涉条纹图像,通过对干涉条纹图像进行处理得到镜面高度采样,采用泽尼克多项式拟合镜面的曲面函数,测量到了镜面的三维高度数据。干涉条纹图像上相邻条纹与参考面之间的距离相差一个标准光源波长,因而该测量方法的关键是得到条纹波峰或波谷的精确位置,从而达到了镜面相对高度的采样的目的。采用巴特沃斯低通滤波对条纹图像进行滤波,去掉噪声的影响,然后对图像二值化分割出亮条纹,用数学形态法对二值条纹图像细化得到条纹的中心线,结果表明,低通滤波方法能有效地减少细化条纹的分支和断裂。最后定义每条条纹中心线的相对高度,利用前39项泽尼克多项式对镜面高度进行最小二乘法拟合,计算了镜面被测区域的曲面高度数据。该方法可以用来测量强激光引起的镜面热变形。     

多功能干涉测量装置及其应用

根据三种基本类型的多光束干涉条纹形成原理,设计与制造了多功能干涉测量装置。该装置是借助于光学与机械结构的变换与组合,使之变换成多种型式的干涉仪,分别用于多种精密测量:测量微位移、微幅振动、薄膜厚度、表面粗糙度、光学零件的面形,角度以及分析激光器的模谱精细结构,     

干涉显微镜测量表面粗糙度的不可靠性问题

本文通过大量的实驗提出了这样的事实:即用干涉法測量表面粗糙度时,由于这种方法本身的不可靠性,以致即使整个测量过程都进行得极为严謹,測量结果的不可靠性值仍将会达到±0.025～0.005微米。相对于根据对干涉条纹讀数可能达到的精度而得出的干涉法的测量精度(±0.050～0.005微米)而言,这是一个值得注意和进一步探讨的問題。     

表面微观轮廓的非接触测量

一、引言从测量方式来看，表面微观轮廓的测量可分为接触式和非接触式。接触式很难用于起伏的表面轮廓测量。非接触式测量主要以光学方法为代表，如干涉测量法。但是，传统的干涉测量方法（如干涉显微镜）在提供的信息量、信息的可靠性以及提取信息的手段方面都存在一些固有的限制，无法获得表面轮廓曲线，干涉图的到读相当复杂费时，对于无规则条纹无法判断表面凹凸。随着光电技术和计算机技术的发展，在光干涉领域出现了条纹扫描技术、锁相干涉技术、移频干涉技术和相移干涉技术等，为表面轮廓测量新方法的研究，开辟了新的途径。本文介绍…     

基于白光干涉的纳米级生物膜层厚度测试的研究

提出了利用光学干涉原理在光纤传感器端面上直接测量生物免疫反应的方法，能够测试到纳米级厚度生物膜层的亚纳米级厚度增加量。将生物膜(如抗原)固定在光纤探针端面上，入射光在光纤生物层、以及生物层一空气的界面处两次反射，由于两束反射光之间存在光程差，所以产生干涉现象，通过分析干涉谱线可以测量出抗原层的厚度。当抗原和抗体发生免疫反应后，生物膜层的厚度产生变化，干涉谱线产生移动，通过检测干涉谱线的移动来判断样本溶液中是否存在待测抗体。能够测试出亚纳米级生物膜厚度的增加量。给出了测试曲线。该方法测试精度高，结果可靠，测试系统简单，具有较强的实用性，并能够进行实时测量。