| 白光显微干涉三维形貌测量中的移相误差校正方法 |
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| 引用本文： | 张超,袁群,张佳乐,冀翼,高志山,闫钧华.白光显微干涉三维形貌测量中的移相误差校正方法[J].红外与激光工程,2022,51(7):20220050-1-20220050-8. |
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| 作者姓名： | 张超 袁群 张佳乐 冀翼 高志山 闫钧华 |
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| 作者单位： | 1.南京航空航天大学 航天学院，江苏 南京 210006 |
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| 基金项目： | 国家重点研发计划(2019 YFB2005500)；国家自然科学基金(62175107) |
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| 摘 要： | 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。
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| 关 键 词： | 移相误差 台阶 形貌测量 白光显微干涉 |
| 收稿时间： | 2021-11-20 |
Calibration method of the phase-shifting error for the topography measurement utilizing white light interferometric microscopy |
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| Affiliation: | 1.Academy of Astronautics, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210006, China2.Key Laboratory for Advanced Optical Remote Sensing Technology of Beijing, Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity, Beijing 100094, China3.School of Electronic and Optical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China |
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