与激(ji)光(guang)光(guang)源相比(bi)以(yi)(yi)白(bai)光(guang)的(de)(de)(de)(de)宽(kuan)光(guang)谱光(guang)源由于(yu)具有短相干(gan)(gan)(gan)长(zhang)度(du)的(de)(de)(de)(de)特点(dian)使得(de)两光(guang)束只有在光(guang)程(cheng)差极小的(de)(de)(de)(de)情况下(xia)才能发(fa)生干(gan)(gan)(gan)涉(she)(she)(she)(she)(she)因此(ci)不会产生干(gan)(gan)(gan)扰条纹。同时由于(yu)白(bai)光(guang)干(gan)(gan)(gan)涉(she)(she)(she)(she)(she)产生的(de)(de)(de)(de)干(gan)(gan)(gan)涉(she)(she)(she)(she)(she)条纹具有明显(xian)的(de)(de)(de)(de)零光(guang)程(cheng)差位(wei)置避(bi)免(mian)了干(gan)(gan)(gan)涉(she)(she)(she)(she)(she)级次不确定(ding)的(de)(de)(de)(de)问题。本文以(yi)(yi)白(bai)光(guang)干(gan)(gan)(gan)涉(she)(she)(she)(she)(she)原(yuan)(yuan)理为(wei)理论基础对(dui)单层透明薄(bo)(bo)(bo)膜(mo)(mo)厚(hou)度(du)测量(liang)(liang)(liang)尤(you)其对(dui)厚(hou)度(du)小于(yu)光(guang)源相干(gan)(gan)(gan)长(zhang)度(du)的(de)(de)(de)(de)薄(bo)(bo)(bo)膜(mo)(mo)厚(hou)度(du)测量(liang)(liang)(liang)进(jin)行(xing)了研究。首先(xian)从白(bai)光(guang)干(gan)(gan)(gan)涉(she)(she)(she)(she)(she)测量(liang)(liang)(liang)薄(bo)(bo)(bo)膜(mo)(mo)厚(hou)度(du)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)理出(chu)发(fa)、分别详细(xi)阐述了白(bai)光(guang)干(gan)(gan)(gan)涉(she)(she)(she)(she)(she)原(yuan)(yuan)理和薄(bo)(bo)(bo)膜(mo)(mo)测厚(hou)原(yuan)(yuan)理。接着在金相显(xian)微(wei)镜的(de)(de)(de)(de)基础上构建了型垂直白(bai)光(guang)扫描(miao)系统作为(wei)实(shi)验中测试薄(bo)(bo)(bo)膜(mo)(mo)厚(hou)度(du)的(de)(de)(de)(de)仪(yi)器并利用(yong)白(bai)光(guang)干(gan)(gan)(gan)涉(she)(she)(she)(she)(she)原(yuan)(yuan)理对(dui)的(de)(de)(de)(de)位(wei)移(yi)量(liang)(liang)(liang)进(jin)行(xing)了标(biao)定(ding)。白(bai)光(guang)干(gan)(gan)(gan)涉(she)(she)(she)(she)(she)膜(mo)(mo)厚(hou)测量(liang)(liang)(liang)技术可以(yi)(yi)通过(guo)对(dui)干(gan)(gan)(gan)涉(she)(she)(she)(she)(she)曲(qu)线(xian)的(de)(de)(de)(de)分析实(shi)现对(dui)薄(bo)(bo)(bo)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)光(guang)学参(can)数和厚(hou)度(du)分布的(de)(de)(de)(de)联合测量(liang)(liang)(liang)和分析。静安区原(yuan)(yuan)装(zhuang)膜(mo)(mo)厚(hou)仪(yi)

自上世纪60年(nian)代起，利(li)用(yong)(yong)X及β射(she)线、近红(hong)外光源开发(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)在(zai)线薄膜(mo)(mo)测(ce)厚系(xi)统(tong)广泛应用(yong)(yong)于西方先(xian)进国(guo)家的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)业(ye)生产线中(zhong)。20世纪70年(nian)代后，为(wei)满(man)足(zu)日益增长的(de)(de)(de)(de)(de)质(zhi)检(jian)需求，电涡流、电磁电容、超声波、晶体振荡等多种膜(mo)(mo)厚测(ce)量(liang)技(ji)术相继问世。90年(nian)代中(zhong)期，随(sui)着离子辅(fu)助、离子束(shu)溅射(she)、磁控(kong)溅射(she)、凝胶溶(rong)胶等新型(xing)薄膜(mo)(mo)制备技(ji)术取得巨(ju)大(da)突破，以椭圆偏振法(fa)和光度法(fa)为(wei)展示(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)光学检(jian)测(ce)技(ji)术以高(gao)精度、低成本、轻(qing)便环保、高(gao)速稳固为(wei)研发(fa)方向不(bu)(bu)断迭代更新，迅速占(zhan)领日用(yong)(yong)电器及工(gong)业(ye)生产市场(chang)，并发(fa)展出依据(ju)用(yong)(yong)户需求个性(xing)化(hua)定(ding)(ding)制产品(pin)的(de)(de)(de)(de)(de)能力。其(qi)中(zhong)，对(dui)(dui)于市场(chang)份额(e)占(zhan)比较大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)微米(mi)级薄膜(mo)(mo)，除(chu)要求测(ce)量(liang)系(xi)统(tong)不(bu)(bu)仅具有百纳米(mi)级的(de)(de)(de)(de)(de)测(ce)量(liang)准确度及分辨力以外，还要求测(ce)量(liang)系(xi)统(tong)在(zai)存(cun)在(zai)不(bu)(bu)规则(ze)环境干(gan)(gan)扰(rao)的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)业(ye)现场(chang)下(xia)，具备较高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)稳定(ding)(ding)性(xing)和抗干(gan)(gan)扰(rao)能力。新型(xing)膜(mo)(mo)厚仪(yi)产品(pin)使用(yong)(yong)误区白光干(gan)(gan)涉(she)膜(mo)(mo)厚测(ce)量(liang)技(ji)术可以通(tong)过对(dui)(dui)干(gan)(gan)涉(she)曲线的(de)(de)(de)(de)(de)分析(xi)实现对(dui)(dui)薄膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)光学参数测(ce)量(liang)。

光(guang)具有传(chuan)播的(de)(de)特性(xing)(xing)，不(bu)同波(bo)(bo)列(lie)(lie)在(zai)相(xiang)遇(yu)的(de)(de)区域，振(zhen)(zhen)动(dong)(dong)将相(xiang)互(hu)叠加(jia)，是(shi)各列(lie)(lie)光(guang)波(bo)(bo)独自在(zai)该点所引起(qi)的(de)(de)振(zhen)(zhen)动(dong)(dong)矢量(liang)和(he)(he)。两束光(guang)要发(fa)生(sheng)干(gan)(gan)(gan)涉，应必须满足三个相(xiang)干(gan)(gan)(gan)条件，即：频(pin)率(lv)一(yi)(yi)(yi)(yi)致(zhi)、振(zhen)(zhen)动(dong)(dong)方(fang)向一(yi)(yi)(yi)(yi)致(zhi)、相(xiang)位(wei)差稳定(ding)(ding)一(yi)(yi)(yi)(yi)致(zhi)。发(fa)生(sheng)干(gan)(gan)(gan)涉的(de)(de)两束光(guang)在(zai)一(yi)(yi)(yi)(yi)些地方(fang)振(zhen)(zhen)动(dong)(dong)加(jia)强(qiang)，而在(zai)另一(yi)(yi)(yi)(yi)些地方(fang)振(zhen)(zhen)动(dong)(dong)减弱，产生(sheng)规则的(de)(de)明暗(an)交替变化。任何干(gan)(gan)(gan)涉测(ce)量(liang)都(dou)是(shi)完全(quan)建(jian)立在(zai)这种(zhong)光(guang)波(bo)(bo)典(dian)型特性(xing)(xing)上的(de)(de)。下图(tu)分别表示干(gan)(gan)(gan)涉相(xiang)长和(he)(he)干(gan)(gan)(gan)涉相(xiang)消的(de)(de)合振(zhen)(zhen)幅。与激光(guang)光(guang)源相(xiang)比，白光(guang)光(guang)源的(de)(de)相(xiang)干(gan)(gan)(gan)长度在(zai)几微米(mi)到几十微米(mi)内，通(tong)常都(dou)很短(duan)，更为重要的(de)(de)是(shi)，白光(guang)光(guang)源产生(sheng)的(de)(de)干(gan)(gan)(gan)涉条纹具有一(yi)(yi)(yi)(yi)个典(dian)型的(de)(de)特征(zheng)：即条纹有一(yi)(yi)(yi)(yi)个固定(ding)(ding)不(bu)变的(de)(de)位(wei)置，该固定(ding)(ding)位(wei)置对应于(yu)光(guang)程差为零的(de)(de)平衡(heng)位(wei)置，并在(zai)该位(wei)置白光(guang)输出(chu)光(guang)强(qiang)度具有最(zui)大(da)值(zhi)，并通(tong)过(guo)探测(ce)该光(guang)强(qiang)最(zui)大(da)值(zhi)，可实现样品表面位(wei)移的(de)(de)精(jing)密(mi)测(ce)量(liang)。此外(wai)，白光(guang)光(guang)源具有系统抗(kang)干(gan)(gan)(gan)扰(rao)能(neng)力强(qiang)、稳定(ding)(ding)性(xing)(xing)好且动(dong)(dong)态范(fan)围大(da)、结构简单，成本低廉等优(you)点。因此，白光(guang)垂(chui)直扫描干(gan)(gan)(gan)涉、白光(guang)反射(she)光(guang)谱等基于(yu)白光(guang)干(gan)(gan)(gan)涉的(de)(de)光(guang)学测(ce)量(liang)技(ji)术(shu)在(zai)薄(bo)膜(mo)(mo)三维形貌测(ce)量(liang)、薄(bo)膜(mo)(mo)厚度精(jing)密(mi)测(ce)量(liang)等领域得以广泛应用。

白(bai)光(guang)(guang)干(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)涉(she)(she)(she)的(de)(de)(de)分析方(fang)法(fa)利用(yong)白(bai)光(guang)(guang)干(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)涉(she)(she)(she)感(gan)知空(kong)间(jian)位(wei)(wei)(wei)置(zhi)的(de)(de)(de)变(bian)化(hua)，从而(er)得(de)到被测物体的(de)(de)(de)信(xin)息。它是在(zai)(zai)单色(se)光(guang)(guang)相(xiang)移(yi)干(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)涉(she)(she)(she)术(shu)的(de)(de)(de)基础上发展而(er)来的(de)(de)(de)。单色(se)光(guang)(guang)相(xiang)移(yi)干(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)涉(she)(she)(she)术(shu)利用(yong)光(guang)(guang)路使(shi)参(can)考光(guang)(guang)和被测表(biao)(biao)面的(de)(de)(de)反射光(guang)(guang)发生干(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)涉(she)(she)(she)，再使(shi)用(yong)相(xiang)移(yi)的(de)(de)(de)方(fang)法(fa)调(diao)制相(xiang)位(wei)(wei)(wei)，利用(yong)干(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)涉(she)(she)(she)场(chang)中(zhong)光(guang)(guang)强的(de)(de)(de)变(bian)化(hua)计算出其每(mei)个(ge)数据点的(de)(de)(de)初始相(xiang)位(wei)(wei)(wei)，但是这样得(de)到的(de)(de)(de)相(xiang)位(wei)(wei)(wei)是位(wei)(wei)(wei)于(yu)（-π，+π]间(jian)，所(suo)以得(de)到的(de)(de)(de)是不(bu)(bu)连续的(de)(de)(de)相(xiang)位(wei)(wei)(wei)。因(yin)此(ci)，需要进(jin)行(xing)相(xiang)位(wei)(wei)(wei)展开使(shi)其变(bian)为(wei)连续相(xiang)位(wei)(wei)(wei)。再利用(yong)高度与相(xiang)位(wei)(wei)(wei)的(de)(de)(de)信(xin)息求出被测物体的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面形貌。单色(se)光(guang)(guang)相(xiang)移(yi)法(fa)具有测量速(su)度快、测量分辨力高、对(dui)背(bei)景光(guang)(guang)强不(bu)(bu)敏感(gan)等(deng)优点。但是，由于(yu)单色(se)光(guang)(guang)干(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)涉(she)(she)(she)无法(fa)确定(ding)干(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)涉(she)(she)(she)条纹的(de)(de)(de)零级位(wei)(wei)(wei)置(zhi)。因(yin)此(ci)，在(zai)(zai)相(xiang)位(wei)(wei)(wei)解包裹中(zhong)无法(fa)得(de)到相(xiang)位(wei)(wei)(wei)差的(de)(de)(de)周(zhou)期数，所(suo)以只能假(jia)定(ding)相(xiang)位(wei)(wei)(wei)差不(bu)(bu)超(chao)过一个(ge)周(zhou)期，相(xiang)当(dang)于(yu)测试表(biao)(biao)面的(de)(de)(de)相(xiang)邻(lin)高度不(bu)(bu)能超(chao)过四分之一波长[27]。这就限制了其测量的(de)(de)(de)范围，使(shi)它只能测试连续结(jie)构(gou)或(huo)者光(guang)(guang)滑表(biao)(biao)面结(jie)构(gou)。白(bai)光(guang)(guang)干(gan)(gan)(gan)(gan)(gan)涉(she)(she)(she)膜(mo)厚(hou)测量技(ji)术(shu)可(ke)以应用(yong)于(yu)电(dian)子显示器(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)薄(bo)膜(mo)厚(hou)度测量。

光(guang)纤白(bai)光(guang)干涉(she)测量(liang)使用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是宽(kuan)谱光(guang)源(yuan)(yuan)。光(guang)源(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)输出光(guang)功率(lv)(lv)和(he)(he)中心波长的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)稳定性(xing)是光(guang)源(yuan)(yuan)选(xuan)取时需要(yao)重点(dian)考(kao)虑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)参数。论文所设计的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)解调系统是通过(guo)检(jian)测干涉(she)峰值的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)中心波长的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)移动实(shi)现(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，所以(yi)光(guang)源(yuan)(yuan)中心波长的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)稳定性(xing)将对实(shi)验(yan)结果产生很大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影响(xiang)。实(shi)验(yan)中我们所选(xuan)用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)源(yuan)(yuan)是由(you)INPHENIX公司(si)生产的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)SLED光(guang)源(yuan)(yuan)，相对于一般的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)宽(kuan)带光(guang)源(yuan)(yuan)具有输出功率(lv)(lv)高、覆盖光(guang)谱范(fan)围宽(kuan)等特(te)点(dian)。该光(guang)源(yuan)(yuan)采用+5V的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)直流供(gong)电，标定中心波长为1550nm，且其输出功率(lv)(lv)在(zai)一定范(fan)围内(nei)是可(ke)调的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，驱(qu)动电流可(ke)以(yi)达到600mA。白(bai)光(guang)干涉(she)膜(mo)厚(hou)测量(liang)技术可(ke)以(yi)通过(guo)对干涉(she)曲线的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分析(xi)实(shi)现(xian)对薄(bo)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)厚(hou)度和(he)(he)形貌的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)联合测量(liang)和(he)(he)分析(xi)。宝鸡高采样速率(lv)(lv)膜(mo)厚(hou)仪

白光干涉膜(mo)厚(hou)测量技术可以对薄膜(mo)的(de)厚(hou)度、反射率、折射率等光学参(can)数进行(xing)测量。静(jing)安区原(yuan)装膜(mo)厚(hou)仪

白(bai)(bai)(bai)(bai)光干(gan)(gan)涉(she)(she)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)相干(gan)(gan)原(yuan)理早在1975年(nian)就已(yi)经被提出，随后(hou)于1976年(nian)在光纤通(tong)信领域中(zhong)获得(de)了(le)实现(xian)。1983年(nian)，BrianCulshaw的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)小组报道了(le)白(bai)(bai)(bai)(bai)光干(gan)(gan)涉(she)(she)技(ji)(ji)术在光纤传感(gan)(gan)领域中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)应(ying)(ying)用。随后(hou)在1984年(nian)，报道了(le)基于白(bai)(bai)(bai)(bai)光干(gan)(gan)涉(she)(she)原(yuan)理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)完(wan)整的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)位移(yi)传感(gan)(gan)系统。该研(yan)(yan)究(jiu)成(cheng)果证明了(le)白(bai)(bai)(bai)(bai)光干(gan)(gan)涉(she)(she)技(ji)(ji)术可以(yi)被用于测量能够转换(huan)成(cheng)位移(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理参(can)量。此后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)几年(nian)间，白(bai)(bai)(bai)(bai)光干(gan)(gan)涉(she)(she)应(ying)(ying)用于温度、压力等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)相继被报道。自上世纪九十年(nian)代以(yi)来，白(bai)(bai)(bai)(bai)光干(gan)(gan)涉(she)(she)技(ji)(ji)术快(kuai)速(su)(su)发(fa)展，提供了(le)实现(xian)测量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)更(geng)多(duo)(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)解决方(fang)案(an)。近几年(nian)以(yi)来，由于传感(gan)(gan)器设计与研(yan)(yan)制的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)进步，信号处理新(xin)方(fang)案(an)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)提出，以(yi)及传感(gan)(gan)器的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)多(duo)(duo)路复(fu)用[39]等技(ji)(ji)术的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)发(fa)展，使(shi)得(de)白(bai)(bai)(bai)(bai)光干(gan)(gan)涉(she)(she)测量技(ji)(ji)术的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)发(fa)展更(geng)加迅速(su)(su)。静安(an)区(qu)原(yuan)装(zhuang)膜厚仪

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