傅里葉變換是白光頻域解調(diào)方法中一種低精度的信號解調(diào)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(diào)。因此,該解調(diào)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(diào)方案的優(yōu)點是解調(diào)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(jù)數(shù)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(yīng)用于對解調(diào)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(jié)起來就是對采集到的光譜信號做傅里葉變換,然后濾波、提取主頻信號后進行逆傅里葉變換,然后做對數(shù)運算,并取其虛部做相位反包裹運算,由獲得的相位得到干涉儀的光程差。該方法經(jīng)過實驗證明其測量精度比傅里葉變換高。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以對薄膜的表面和內(nèi)部進行聯(lián)合測量和分析。鎮(zhèn)江新型膜厚儀
利用包絡(luò)線法計算薄膜的光學(xué)常數(shù)和厚度,但目前看來包絡(luò)法還存在很多不足,包絡(luò)線法需要產(chǎn)生干涉波動,要求在測量波段內(nèi)存在多個干涉極值點,且干涉極值點足夠多,精度才高。理想的包絡(luò)線是根據(jù)聯(lián)合透射曲線的切點建立的,在沒有正確方法建立包絡(luò)線時,通常使用拋物線插值法建立,這樣造成的誤差較大。包絡(luò)法對測量對象要求高,如果薄膜較薄或厚度不足情況下,會造成干涉條紋減少,干涉波峰個數(shù)較少,要利用干涉極值點建立包絡(luò)線就越困難,且利用拋物線插值法擬合也很困難,從而降低該方法的準確度。其次,薄膜吸收的強弱也會影響該方法的準確度,對于吸收較強的薄膜,隨干涉條紋減少,極大值與極小值包絡(luò)線逐漸匯聚成一條曲線,該方法就不再適用。因此,包絡(luò)法適用于膜層較厚且弱吸收的樣品。推薦膜厚儀生產(chǎn)商白光干涉膜厚測量技術(shù)的優(yōu)化需要對實驗方法和算法進行改進。
在初始相位為零的情況下,當(dāng)被測光與參考光之間的光程差為零時,光強度將達到最大值。為探測兩個光束之間的零光程差位置,需要精密Z向運動臺帶動干涉鏡頭作垂直掃描運動或移動載物臺,垂直掃描過程中,用探測器記錄下干涉光強,可得白光干涉信號強度與Z向掃描位置(兩光束光程差)之間的變化曲線。干涉圖像序列中某波長處的白光信號強度隨光程差變化示意圖,曲線中光強極大值位置即為零光程差位置,通過零過程差位置的精密定位,即可實現(xiàn)樣品表面相對位移的精密測量;通過確定最大值對應(yīng)的Z向位置可獲得被測樣品表面的三維高度。
論文主要以半導(dǎo)體鍺和貴金屬金兩種材料為對象,研究了白光干涉法、表面等離子體共振法和外差干涉法實現(xiàn)納米級薄膜厚度準確測量的可行性。由于不同材料薄膜的特性不同,所適用的測量方法也不同。半導(dǎo)體鍺膜具有折射率高,在通信波段(1550nm附近)不透明的特點,選擇采用白光干涉的測量方法;而厚度更薄的金膜的折射率為復(fù)數(shù),且能激發(fā)的表面等離子體效應(yīng),因而可借助基于表面等離子體共振的測量方法;為了進一步改善測量的精度,論文還研究了外差干涉測量法,通過引入高精度的相位解調(diào)手段,檢測P光與S光之間的相位差提升厚度測量的精度。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以在不同環(huán)境下進行測量。
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(shù)的測試工作變得異常復(fù)雜。如何精確地測定靶丸的光學(xué)參數(shù),一直是激光聚變研究者非常關(guān)注的課題。由于光學(xué)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(shù)測量通常采用光學(xué)測量方式。常用的光學(xué)參數(shù)測量手段很多,目前,常用于測量靶丸幾何參數(shù)或光學(xué)參數(shù)的測量方法有白光干涉法、光學(xué)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(diào)控實驗研究中的重要參數(shù),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。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)中的薄膜生物學(xué)特性分析。推薦膜厚儀生產(chǎn)商
白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應(yīng)用于激光加工中的薄膜吸收率測量。鎮(zhèn)江新型膜厚儀
為限度提高靶丸內(nèi)爆壓縮效率,期望靶丸所有幾何參數(shù)、物性參數(shù)均為理想球?qū)ΨQ狀態(tài)。因此,需要對靶丸殼層厚度分布進行精密的檢測。靶丸殼層厚度常用的測量手法有X射線顯微輻照法、激光差動共焦法、白光干涉法等。下面分別介紹了各個方法的特點與不足,以及各種測量方法的應(yīng)用領(lǐng)域。白光干涉法[30]是以白光作為光源,寬光譜的白光準直后經(jīng)分光棱鏡分成兩束光,一束光入射到參考鏡。一束光入射到待測樣品。由計算機控制壓電陶瓷(PZT)沿Z軸方向進行掃描,當(dāng)兩路之間的光程差為零時,在分光棱鏡匯聚后再次被分成兩束,一束光通過光纖傳輸,并由光譜儀收集,另一束則被傳遞到CCD相機,用于樣品觀測。利用光譜分析算法對干涉信號圖進行分析得到薄膜的厚度。該方法能應(yīng)用靶丸殼層壁厚的測量,但是該測量方法需要已知靶丸殼層材料的折射率,同時,該方法也難以實現(xiàn)靶丸殼層厚度分布的測量。鎮(zhèn)江新型膜厚儀