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基于表面等離子體共振傳感的測量方案，利用共振曲線的三個特征參量—共振角、半高寬和反射率小值，通過反演計算得到待測金屬薄膜的厚度。該測量方案可同時得到金屬薄膜的介電常數和厚度，操作方法簡單。我們利用Kretschmann型結構的表面等離子體共振實驗系統，測得金膜在入射光波長分別為632.8nm和652.1nm時的共振曲線，由此得到金膜的厚度為55.2nm。由于該方案是一種強度測量方案，測量精度受環境影響較大，且測量結果存在多值性的問題，所以我們進一步對偏振外差干涉的改進方案進行了理論分析，根據P光和S光之間相位差的變化實現厚度測量。白光干涉膜厚測量技術可以實現對薄膜的大范圍測量和分析。高精度膜厚...

白光干涉測量技術，也被稱為光學低相干干涉測量技術，使用的是低相干的寬譜光源，例如超輻射發光二極管、發光二極管等。同所有的光學干涉原理一樣，白光干涉同樣是通過觀察干涉圖樣的變化來分析干涉光程差的變化，進而通過各種解調方案實現對待測物理量的測量。采用寬譜光源的優點是由于白光光源的相干長度很小（一般為幾微米到幾十微米之間），所有波長的零級干涉條紋重合于主極大值，即中心條紋，與零光程差的位置對應。中心零級干涉條紋的存在使測量有了一個可靠的位置的參考值，從而只用一個干涉儀即可實現對被測物理量的測量，克服了傳統干涉儀無法實現測量的缺點。同時，相比于其他測量技術,白光干涉測量方法還具有對環境不敏感、抗干擾能...

常用白光垂直掃描干涉系統的原理示意圖，入射的白光光束通過半反半透鏡進入到顯微干涉物鏡后，被分光鏡分成兩部分，一個部分入射到固定的參考鏡，一部分入射到樣品表面，當參考鏡表面和樣品表面的反射光通過分光鏡后，再次匯聚發生干涉，干涉光通過透鏡后，利用電荷耦合器(CCD)可探測整個視場內雙白光光束的干涉圖像。利用Z向精密位移臺帶動干涉鏡頭或樣品臺Z向掃描，可獲得一系列的干涉圖像。根據干涉圖像序列中對應點的光強隨光程差變化曲線，可得該點的Z向相對位移；然后，由CCD圖像中每個像素點光強最大值對應的Z向位置獲得被測樣品表面的三維形貌。白光干涉膜厚測量技術可以應用于生物醫學中的薄膜生物學特性分析。深圳品牌膜厚...

白光掃描干涉法采用白光為光源，壓電陶瓷驅動參考鏡進行掃描，干涉條紋掃過被測面，通過感知相干峰位置來獲得表面形貌信息。測量原理圖如圖1-5所示。而對于薄膜的測量，上下表面形貌、粗糙度、厚度等信息能通過一次測量得到，但是由于薄膜上下表面的反射，會使提取出來的白光干涉信號出現雙峰形式，變得更復雜。另外，由于白光掃描法需要掃描過程，因此測量時間較長而且易受外界干擾。基于圖像分割技術的薄膜結構測試方法，實現了對雙峰干涉信號的自動分離，實現了薄膜厚度的測量。白光干涉膜厚測量技術的優化需要對實驗方法和算法進行改進。黃浦區防水膜厚儀薄膜是指分子、原子或者是離子在基底表面沉積形成的一種特殊的二維材料。近幾十年來...

開展白光干涉理論分析，在此基礎詳細介紹了白光垂直掃描干涉技術和白光反射光譜技術的基本原理，完成了應用于靶丸殼層折射率和厚度分布測量實驗裝置的設計及搭建。該實驗裝置主要由白光反射光譜探測模塊、靶丸吸附轉位模塊、三維運動模塊、氣浮隔震平臺等幾部分組成，可實現靶丸的負壓吸附、靶丸位置的精密調整以及靶丸360°范圍的旋轉及特定角度下靶丸殼層白光反射光譜的測量。基于白光垂直掃描干涉和白光反射光譜的基本原理,建立了二者聯用的靶丸殼層折射率測量方法，該方法利用白光反射光譜測量靶丸殼層光學厚度，利用白光垂直掃描干涉技術測量光線通過靶丸殼層后的光程增量，二者聯立即可求得靶丸折射率和厚度數據。白光干涉膜厚測量技術...

薄膜作為改善器件性能的重要途徑，被廣泛應用于現代光學、電子、醫療、能源、建材等技術領域。受薄膜制備工藝及生產環境影響，成品薄膜存在厚度分布不均、表面粗糙度大等問題，導致其光學及物理性能達不到設計要求，嚴重影響成品的性能及應用。隨著薄膜生產技術的迅速發展，準確測量和科學評價薄膜特性作為研究熱點，也引起產業界的高度重視。厚度作為關鍵指標直接影響薄膜工作特性，合理監控薄膜厚度對于及時調整生產工藝參數、降低加工成本、提高生產效率及企業競爭力等具有重要作用和深遠意義。然而，對于市場份額占比大的微米級工業薄膜，除要求測量系統不僅具有百納米級的測量精度之外，還要求具備體積小、穩定性好的特點，以適...

在納米量級薄膜的各項相關參數中，薄膜材料的厚度是薄膜設計和制備過程中的重要參數，是決定薄膜性質和性能的基本參量之一，它對于薄膜的光學、力學和電磁性能等都有重要的影響[3]。但是由于納米量級薄膜的極小尺寸及其突出的表面效應，使得對其厚度的準確測量變得困難。經過眾多科研技術人員的探索和研究，新的薄膜厚度測量理論和測量技術不斷涌現，測量方法實現了從手動到自動，有損到無損測量。由于待測薄膜材料的性質不同，其適用的厚度測量方案也不盡相同。對于厚度在納米量級的薄膜，利用光學原理的測量技術應用。相比于其他方法，光學測量方法因為具有精度高，速度快，無損測量等優勢而成為主要的檢測手段。其中具有代表性的測量方法有...

白光干涉測量技術，也被稱為光學低相干干涉測量技術，使用的是低相干的寬譜光源，例如超輻射發光二極管、發光二極管等。同所有的光學干涉原理一樣，白光干涉同樣是通過觀察干涉圖樣的變化來分析干涉光程差的變化，進而通過各種解調方案實現對待測物理量的測量。采用寬譜光源的優點是由于白光光源的相干長度很小（一般為幾微米到幾十微米之間），所有波長的零級干涉條紋重合于主極大值，即中心條紋，與零光程差的位置對應。中心零級干涉條紋的存在使測量有了一個可靠的位置的參考值，從而只用一個干涉儀即可實現對被測物理量的測量，克服了傳統干涉儀無法實現測量的缺點。同時，相比于其他測量技術,白光干涉測量方法還具有對環境不敏感、抗干擾能...

采用峰峰值法處理光譜數據時，被測光程差的分辨率取決于光譜儀或CCD的分辨率。我們只需獲得相鄰的兩干涉峰值處的波長信息即可得出光程差，不必關心此波長處的光強大小，從而降低數據處理的難度。也可以利用多組相鄰的干涉光譜極值對應的波長來分別求出光程差，然后再求平均值作為測量光程差，這樣可以提高該方法的測量精度。但是，峰峰值法存在著一些缺點：當使用寬帶光源作為輸入光源時，接收光譜中不可避免地疊加有與光源同分布的背景光，從而引起峰值處波長的改變，引入測量誤差。同時，當兩干涉信號之間的光程差很小，導致其干涉光譜只有一個干涉峰的時候，此法便不再適用。白光干涉膜厚測量技術可以實現對薄膜的三維成像和分析。工廠膜厚...

確定靶丸折射率及厚度的算法，由于干涉光譜信號與膜的光參量直接相關，這里主要考慮光譜分析的方法根據測量膜的反射或透射光譜進行分析計算，可獲得膜的厚度、折射率等參數。根據光譜信號分析計算膜折射率及厚度的方法主要有極值法和包絡法、全光譜擬合法。極值法測量膜厚度主要是根據薄膜反射或透射光譜曲線上的波峰的位置來計算，對于弱色散介質，折射率為恒定值，根據兩個或兩個以上的極大值點的位置，求得膜的光學厚度，若已知膜折射率即可求解膜的厚度；對于強色散介質，首先利用極值點求出膜厚度的初始值。薄膜厚度是一恒定不變值，可根據極大值點位置的光學厚度關系式獲得入射波長和折射率的對應關系，再依據薄膜材質的色散特性，引入合適...

光纖白光干涉測量使用的是寬譜光源。光源的輸出光功率和中心波長的穩定性是光源選取時需要重點考慮的參數。論文所設計的解調系統是通過檢測干涉峰值的中心波長的移動實現的，所以光源中心波長的穩定性將對實驗結果產生很大的影響。實驗中我們所選用的光源是由INPHENIX公司生產的SLED光源，相對于一般的寬帶光源具有輸出功率高、覆蓋光譜范圍寬等特點。該光源采用+5V的直流供電，標定中心波長為1550nm，且其輸出功率在一定范圍內是可調的，驅動電流可以達到600mA。白光干涉膜厚測量技術可以應用于太陽能電池中的薄膜光學參數測量。小型膜厚儀技術指導白光掃描干涉法能免除色光相移干涉術測量的局限性。白光掃描干涉法采...

傅里葉變換是白光頻域解調方法中一種低精度的信號解調方法。早是由G.F.Fernando和T.Liu等人提出，用于低精度光纖法布里-珀羅傳感器的解調。因此，該解調方案的原理是通過傅里葉變換得到頻域的峰值頻率從而獲得光程差，進而得到待測物理量的信息。傅里葉變換解調方案的優點是解調速度較快，受干擾信號的影響較小。但是其測量精度較低。根據數字信號處理FFT（快速傅里葉變換）理論，若輸入光源波長范圍為[]λ1,λ2，則所測光程差的理論小分辨率為λ1λ2/(λ2?λ1)，所以此方法主要應用于對解調精度要求不高的場合。傅里葉變換白光干涉法是對傅里葉變換法的改進。該方法總結起來就是對采集到的光譜信號做傅里葉變...

與激光光源相比以白光的寬光譜光源由于具有短相干長度的特點使得兩光束只有在光程差極小的情況下才能發生干涉因此不會產生干擾條紋。同時由于白光干涉產生的干涉條紋具有明顯的零光程差位置避免了干涉級次不確定的問題。本文以白光干涉原理為理論基礎對單層透明薄膜厚度測量尤其對厚度小于光源相干長度的薄膜厚度測量進行了研究。首先從白光干涉測量薄膜厚度的原理出發、分別詳細闡述了白光干涉原理和薄膜測厚原理。接著在金相顯微鏡的基礎上構建了型垂直白光掃描系統作為實驗中測試薄膜厚度的儀器并利用白光干涉原理對的位移量進行了標定。白光干涉膜厚測量技術的發展將促進相關產業的發展和科學技術的進步。天津小型膜厚儀在激光慣性約束核聚變...

自1986年E.Wolf證明了相關誘導光譜的變化以來，人們在理論和實驗上展開了討論和研究。結果表明，動態的光譜位移可以產生新的濾波器，應用于光學信號處理和加密領域。在論文中，我們提出的基于白光干涉光譜單峰值波長移動的解調方案，可以用于當光程差非常小導致其干涉光譜只有一個干涉峰時的信號解調，實現納米薄膜厚度測量。在頻域干涉中，當干涉光程差超過光源相干長度的時候，仍然可以觀察到干涉條紋。出現這種現象的原因是白光光源的光譜可以看成是許多單色光的疊加，每一列單色光的相干長度都是無限的。當我們使用光譜儀來接收干涉光譜時，由于光譜儀光柵的分光作用，將寬光譜的白光變成了窄帶光譜，從而使相干長度發生變化。白光...

白光掃描干涉法能免除色光相移干涉術測量的局限性。白光掃描干涉法采用白光作為光源，白光作為一種寬光譜的光源，相干長度較短，因此發生干涉的位置只能在很小的空間范圍內。而且在白光干涉時，有一個確切的零點位置。測量光和參考光的光程相等時，所有波段的光都會發生相長干涉，這時就能觀測到有一個很明亮的零級條紋，同時干涉信號也出現最大值，通過分析這個干涉信號，就能得到表面上對應數據點的相對高度，從而得到被測物體的幾何形貌。白光掃描干涉術是通過測量干涉條紋來完成的，而干涉條紋的清晰度直接影響測試精度。因此，為了提高精度，就需要更為復雜的光學系統，這使得條紋的測量變成一項費力又費時的工作。白光干涉膜厚測量技術可以...

在白光反射光譜探測模塊中，入射光經過分光鏡1分光后，一部分光通過物鏡聚焦到靶丸表面，靶丸殼層上、下表面的反射光經過物鏡、分光鏡1、聚焦透鏡、分光鏡2后，一部分光聚焦到光纖端面并到達光譜儀探測器，可實現靶丸殼層白光干涉光譜的測量，一部分光到達CCD探測器，可獲得靶丸表面的光學圖像。靶丸吸附轉位模塊和三維運動模塊分別用于靶丸的吸附定位以及靶丸特定角度轉位以及靶丸位置的輔助調整，測量過程中，將靶丸放置于軸系吸嘴前端，通過微型真空泵負壓吸附于吸嘴上；然后，移動位移平臺，將靶丸移動至CCD視場中心，通過Z向位移臺，使靶丸表面成像清晰；利用光譜儀探測靶丸殼層的白光反射光譜；靶丸在軸系的帶動下，...

薄膜作為一種特殊的微結構，近年來在電子學、摩擦學、現代光學得到了廣泛的應用，薄膜的測試技術變得越來越重要。尤其是在厚度這一特定方向上，尺寸很小，基本上都是微觀可測量。因此，在微納測量領域中，薄膜厚度的測試是一個非常重要而且很實用的研究方向。在工業生產中，薄膜的厚度直接關系到薄膜能否正常工作。在半導體工業中，膜厚的測量是硅單晶體表面熱氧化厚度以及平整度質量控制的重要手段。薄膜的厚度影響薄膜的電磁性能、力學性能和光學性能等，所以準確地測量薄膜的厚度成為一種關鍵技術。白光干涉膜厚測量技術的精度可以達到納米級別。新型膜厚儀定做白光干涉在零光程差處，出現零級干涉條紋，隨著光程差的增加，光源譜寬范圍內的每...

白光干涉的相干原理早在1975年就已經被提出，隨后于1976年在光纖通信領域中獲得了實現。1983年，BrianCulshaw的研究小組報道了白光干涉技術在光纖傳感領域中的應用。隨后在1984年，報道了基于白光干涉原理的完整的位移傳感系統。該研究成果證明了白光干涉技術可以被用于測量能夠轉換成位移的物理參量。此后的幾年間，白光干涉應用于溫度、壓力等的研究相繼被報道。自上世紀九十年代以來，白光干涉技術快速發展，提供了實現測量的更多的解決方案。近幾年以來，由于傳感器設計與研制的進步，信號處理新方案的提出，以及傳感器的多路復用[39]等技術的發展，使得白光干涉測量技術的發展更加迅***光干涉膜厚測量技...

自上世紀60年代起，利用X及β射線、近紅外光源開發的在線薄膜測厚系統廣泛應用于西方先進國家的工業生產線中。20世紀70年代后，為滿足日益增長的質檢需求，電渦流、電磁電容、超聲波、晶體振蕩等多種膜厚測量技術相繼問世。90年代中期，隨著離子輔助、離子束濺射、磁控濺射、凝膠溶膠等新型薄膜制備技術取得巨大突破，以橢圓偏振法和光度法為展示的光學檢測技術以高精度、低成本、輕便環保、高速穩固為研發方向不斷迭代更新，迅速占領日用電器及工業生產市場，并發展出依據用戶需求個性化定制產品的能力。其中，對于市場份額占比較大的微米級薄膜，除要求測量系統不僅具有百納米級的測量準確度及分辨力以外，還要求測量系統...

針對微米級工業薄膜厚度測量，研究了基于寬光譜干涉的反射式法測量方法。根據薄膜干涉及光譜共聚焦原理，綜合考慮成本、穩定性、體積等因素要求，研制了滿足工業應用的小型薄膜厚度測量系統。根據波長分辨下的薄膜反射干涉光譜模型，結合經典模態分解和非均勻傅里葉變換思想，提出了一種基于相位功率譜分析的膜厚解算算法，能有效利用全光譜數據準確提取相位變化，對由環境噪聲帶來的假頻干擾，具有很好的抗干擾性。通過對PVC標準厚度片，PCB板芯片膜層及鍺基SiO2膜層的測量實驗對系統性能進行了驗證，結果表明測厚系統具有1~75μm厚度的測量量程，μm.的測量不確定度。由于無需對焦，可在10ms內完成單次測量，...

靶丸殼層折射率、厚度及其分布參數是激光慣性約束聚變（ICF）物理實驗中非常關鍵的參數，精密測量靶丸殼層折射率、厚度及其分布對ICF精密物理實驗研究具有非常重要的意義。由于靶丸尺寸微小（亞毫米量級）、結構特殊（球形結構）、測量精度要求高，如何實現靶丸殼層折射率及其厚度分布的精密測量是靶參數測量技術研究中重要的研究內容。本論文針對靶丸殼層折射率及厚度分布的精密測量需求，開展了基于白光干涉技術的靶丸殼層折射率及厚度分布測量技術研究。白光干涉膜厚測量技術可以在不同環境下進行測量。黃浦區工廠膜厚儀白光干涉時域解調方案需要借助機械掃描部件帶動干涉儀的反射鏡移動，補償光程差，實現對信號的解調[44-45]。...

白光干涉在零光程差處，出現零級干涉條紋，隨著光程差的增加，光源譜寬范圍內的每條譜線各自形成的干涉條紋之間互有偏移，疊加的整體效果使條紋對比度下降。測量精度高，可以實現測量,采用白光干涉原理的測量系統的抗干擾能力強，動態范圍大，具有快速檢測和結構緊湊等優點。普通的激光干涉與白光干涉之間雖然有差別，但也有很多的共同之處。可以說，白光干涉實際上就是將白光看作一系列理想的單色光在時域上的相干疊加，在頻域上觀察到的就是不同波長對應的干涉光強變化曲線。白光干涉膜厚測量技術可以對薄膜的表面和內部進行聯合測量和分析。推薦膜厚儀信賴推薦光學測厚方法集光學、機械、電子、計算機圖像處理技術為一體，以其光波長為測量基...

薄膜作為重要元件，通常使用金屬、合金、化合物、聚合物等作為其主要基材，品類涵蓋光學膜、電隔膜、阻隔膜、保護膜、裝飾膜等多種功能性薄膜，廣泛應用于現代光學、電子、醫療、能源、建材等技術領域。常用薄膜的厚度范圍從納米級到微米級不等。納米和亞微米級薄膜主要是基于干涉效應調制的光學薄膜，包括各種增透增反膜、偏振膜、干涉濾光片和分光膜等。部分薄膜經特殊工藝處理后還具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損等特性，對通訊、顯示、存儲等領域內光學儀器的質量起決定性作用[1-3]，如平面顯示器使用的ITO鍍膜，太陽能電池表面的SiO2減反射膜等。微米級以上的薄膜以工農業薄膜為主，多使用聚酯材料，具有易改性、可回收、適...