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。該儀器的工作原理是通過測量反射光的干涉來計算膜層厚度,基于反射率和相位差。光干涉膜厚儀生產商
針對靶丸自身獨特的特點及極端實驗條件需求 ,使得靶丸參數的測試工作變得異常復雜。如何精確地測定靶丸的光學參數,一直是激光聚變研究者非常關注的課題。由于光學測量方法具有無損、非接觸、測量效率高、操作簡便等優(yōu)越性,靶丸參數測量通常采用光學測量方式。常用的光學參數測量手段很多,目前,常用于測量靶丸幾何參數或光學參數的測量方法有白光干涉法、光學顯微干涉法、激光差動共焦法等。靶丸殼層折射率是沖擊波分時調控實驗研究中的重要參數,因此,精密測量靶丸殼層折射率十分有意義。而常用的折射率測量方法[13],如橢圓偏振法、折射率匹配法、白光光譜法、布儒斯特角法等。國內膜厚儀品牌企業(yè)操作之前需要專 業(yè)技能和經驗的培訓和實踐。
白光干涉頻域解調顧名思義是在頻域分析解調信號 ,測量裝置與時域解調裝置幾乎相同,只需把光強測量裝置換為光譜儀或者是CCD ,接收到的信號是光強隨著光波長的分布。由于時域解調中接收到的信號是一定范圍內所有波長的光強疊加,因此將頻譜信號中各個波長的光強疊加,即可得到與它對應的時域接收信號。由此可見,頻域的白光干涉條紋不僅包含了時域白光干涉條紋的所有信息,還包含了時域干涉條紋中沒有的波長信息。在頻域干涉中,當兩束相干光的光程差遠大于光源的相干長度時,仍可以在光譜儀上觀察到頻域干涉條紋。這是由于光譜儀內部的光柵具有分光作用,能夠將寬譜光變成窄帶光譜,從而增加了光譜的相干長度。這一解調技術的優(yōu)點就是在整個測量系統中沒有使用機械掃描部件,從而在測量的穩(wěn)定性和可靠性上得到很大的提高。常見的頻域解調方法有峰峰值檢測法、傅里葉解調法以及傅里葉變換白光干涉解調法等。
光譜擬合法易于測量具有應用領域 ,由于使用了迭代算法,因此該方法的優(yōu)缺點在很大程度上取決于所選擇的算法。隨著各種全局優(yōu)化算法的引入,遺傳算法和模擬退火算法等新算法被用于薄膜參數的測量。其缺點是不夠實用,該方法需要一個較好的薄膜的光學模型(包括色散系數、吸收系數、多層膜系統),但是在實際測試過程中,薄膜的色散和吸收的公式通常不準確,尤其是對于多層膜體系,建立光學模型非常困難,無法用公式準確地表示出來。在實際應用中只能使用簡化模型,因此,通常全光譜擬合法不如極值法有效。另外該方法的計算速度慢也不能滿足快速計算的要求。白光干涉膜厚測量技術可以應用于光學元件制造中的薄膜厚度控制;
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]。系統基本結構如圖2-1所示。光纖白光干涉儀的兩輸出臂分別作為參考臂和測量臂,作用是將待測的物理量轉換為干涉儀兩臂的光程差變化。測量臂因待測物理量而增加了一個未知的光程,參考臂則通過移動反射鏡來實現對測量臂引入的光程差的補償。當干涉儀兩臂光程差ΔL=0時,即兩干涉光束為等光程的時候,出現干涉極大值,可以觀察到中心零級干涉條紋,而這一現象與外界的干擾因素無關,因而可據此得到待測物理量的值。干擾輸出信號強度的因素包括:入射光功率、光纖的傳輸損耗、各端面的反射等。外界環(huán)境的擾動會影響輸出信號的強度,但是對零級干涉條紋的位置不會產生影響。白光干涉膜厚儀需要進行校準,并選擇合適的標準樣品。光干涉膜厚儀生產商
它可以用不同的軟件進行數據處理和分析,比如建立數據庫、統計數據等。光干涉膜厚儀生產商
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(fā)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(fā)展,使得白光干涉測量技術的發(fā)展更加迅速。光干涉膜厚儀生產商