基于白光干涉光谱单峰值波长移动的锗膜厚度测量方案研究：在对比研究目前常用的白光干涉测量方案的基础上，我们发现当两干涉光束的光程差非常小导致其干涉光谱只有一个干涉峰时，常用的基于两相邻干涉峰间距的解调方案不再适用。为此，我们提出了适用于极小光程差并基于干涉光谱单峰值波长移动的测量方案。干涉光谱的峰值波长会随着光程差的增大出现周期性的红移和蓝移，当光程差在较小范围内变化时，峰值波长的移动与光程差成正比。根据这一原理，搭建了光纤白光干涉温度传感系统对这一测量解调方案进行验证，得到了光纤端面半导体锗薄膜的厚度。实验结果显示锗膜的厚度为，与台阶仪测量结果存在，这是因为薄膜表面本身并不光滑，台阶仪的测量...

白光扫描干涉法能免除色光相移干涉术测量的局限性。白光扫描干涉法采用白光作为光源，白光作为一种宽光谱的光源，相干长度较短，因此发生干涉的位置只能在很小的空间范围内。而且在白光干涉时，有一个确切的零点位置。当测量光和参考光的光程相等时，所有波段的光都会发生相长干涉，这时就能观测到有一个很明亮的零级条纹，同时干涉信号也出现最大值，通过分析这个干涉信号，就能得到表面上对应数据点的相对高度，从而得到被测物体的几何形貌。白光扫描干涉术是通过测量干涉条纹来完成的，而干涉条纹的清晰度直接影响测试精度。因此，为了提高精度，就需要更为复杂的光学系统，这使得条纹的测量变成一项费力又费时的工作。Michelson干涉...

在激光惯性约束聚变（ICF）物理实验中，靶丸壳层折射率、厚度以及其分布参数是非常关键的参数。因此，实现对靶丸壳层折射率、厚度及其分布的精密测量对精密ICF物理实验研究非常重要。由于靶丸尺寸微小、结构特殊、测量精度要求高，因此如何实现对靶丸壳层折射率及其厚度分布的精密测量是靶参数测量技术研究中的重要内容。本文针对这一需求，开展了基于白光干涉技术的靶丸壳层折射率及厚度分布测量技术研究。精确测量靶丸壳层折射率、厚度及其分布是激光惯性约束聚变中至关重要的，对于ICF物理实验的研究至关重要。由于靶丸特殊的结构和微小的尺寸，以及测量的高精度要求，如何实现靶丸壳层折射率及其厚度分布的精密测量是靶参数测量技术...

自1986年E.Wolf证明了相关诱导光谱的变化以来，人们开始在理论和实验上进行探讨和研究。结果表明，动态的光谱位移可以产生新的滤波器，可应用于光学信号处理和加密领域。本文提出的基于白光干涉光谱单峰值波长移动的解调方案，可应用于当两光程差非常小导致干涉光谱只有一个干涉峰的信号解调，实现纳米薄膜厚度测量。在频域干涉中，当干涉光程差超过光源相干长度时，仍然可以观察到干涉条纹。这种现象是因为白光光源的光谱可以看成是许多单色光的叠加，每一列单色光的相干长度都是无限的。当使用光谱仪接收干涉光谱时，由于光谱仪光栅的分光作用，宽光谱的白光变成了窄带光谱，导致相干长度发生变化。可以配合不同的软件进行分析和数据...

基于表面等离子体共振传感的测量方案，利用共振曲线的三个特征参量半高宽、—共振角和反射率小值，通过反演计算得到待测金属薄膜的厚度。该测量方案可同时得到金属薄膜的介电常数和厚度，操作方法简单。我们利用Kretschmann型结构的表面等离子体共振实验系统，测得金膜在入射光波长分别为632.8nm和652.1nm时的共振曲线，由此得到金膜的厚度为55.2nm。由于该方案是一种强度测量方案，测量精度受环境影响较大，且测量结果存在多值性的问题，所以我们进一步对偏振外差干涉的改进方案进行了理论分析，根据P光和S光之间相位差的变化实现厚度测量。光路长度越长，仪器分辨率越高，但也越容易受到干扰因素的影响，需要...

折射率分别为1．45和1．62的2块玻璃板，使其一端相接触，形成67的尖劈．将波长为550nm的单色光垂直投射在劈上，并在上方观察劈的干涉条纹，试求条纹间距。 我们可以分2种可能的情况来讨论： 一般玻璃的厚度可估计为1mm的量级，这个量级相对于光的波长550nm而言，应该算是膜厚e远远大于波长^的厚玻璃了，所以光线通过上玻璃板时应该无干涉现象，同理光线通过下玻璃板时也无干涉现象．空气膜厚度因劈角很小而很薄，与波长可比拟，所以光线通过空气膜应该有干涉现象，在空气膜的下表面处有一半波损失，故光程差应该为2n2e+λ/2． (2)假设玻璃板厚度的量级与可见光波长量级可比拟，当单...

对同一靶丸的相同位置进行白光垂直扫描干涉实验，如图4-3所示。通过控制光学轮廓仪的运动机构带动干涉物镜在垂直方向上移动，测量光线穿过靶丸后反射到参考镜与到达基底后直接反射回参考镜的光线之间的光程差。显然，越偏离靶丸中心的光线测得的有效壁厚越大，其光程差也越大，但这并不表示靶丸壳层的厚度。只有当垂直穿过靶丸中心的光线测得的光程差才对应于靶丸的上、下壳层的厚度。因此，在进行白光垂直扫描干涉实验时，需要选择穿过靶丸中心的光线位置进行测量，这样才能准确地测量靶丸壳层的厚度。此外，通过控制干涉物镜在垂直方向上移动，可以测量出不同位置的厚度值，从而得到靶丸壳层厚度的空间分布情况。Michelson干涉仪的...

针对靶丸自身独特的特点及极端实验条件需求，使得靶丸参数的测试工作变得异常复杂。如何精确地测定靶丸的光学参数，一直是激光聚变研究者非常关注的课题。由于光学测量方法具有无损、非接触、测量效率高、操作简便等优越性，靶丸参数测量通常采用光学测量方式。常用的光学参数测量手段很多，目前，常用于测量靶丸几何参数或光学参数的测量方法有白光干涉法、光学显微干涉法、激光差动共焦法等。靶丸壳层折射率是冲击波分时调控实验研究中的重要参数，因此，精密测量靶丸壳层折射率十分有意义。而常用的折射率测量方法，如椭圆偏振法、折射率匹配法、白光光谱法、布儒斯特角法等。该仪器的使用需要一定的专业技能和经验，操作前需要进行充分的培训...

根据以上分析，白光干涉时域解调方案的优点如下：①能够实现测量；②抗干扰能力强，系统的分辨率与光源输出功率的波动、光源波长的漂移以及外界环境对光纤的扰动等因素无关；③测量精度与零级干涉条纹的确定精度以及反射镜的精度有关；④结构简单，成本较低。但是，时域解调方法需要借助扫描部件移动干涉仪一端的反射镜来进行相位补偿，因此扫描装置的分辨率会影响系统的精度。采用这种解调方案的测量分辨率一般在几个微米，要达到亚微米的分辨率则主要受机械扫描部件的分辨率和稳定性所限制。文献[46]报道的位移扫描的分辨率可以达到0.54微米。然而，当所测光程差较小时，F-P腔前后表面干涉峰值相距很近，难以区分，此时时域解调方案...

光纤白光干涉此次实验所设计的解调系统是通过检测干涉峰值的中心波长的移动实现的，所以光源中心波长的稳定性将对实验结果产生很大的影响。实验中我们所选用的光源是由INPHENIX公司生产的SLED光源，相对于一般的宽带光源具有输出功率高、覆盖光谱范围宽等特点。该光源采用+5V的直流供电，标定中心波长为1550nm，且其输出功率在一定范围内是可调的，驱动电流可以达到600mA。测量使用的是宽谱光源。光源的输出光功率和中心波长的稳定性是光源选取时需要重点考虑的参数。增加光路长度可以提高仪器分辨率，但同时也会更容易受到振动等干扰，需要采取降噪措施。白光干涉膜厚仪哪个品牌好白光干涉光谱分析是目前白光干涉测量...

光学测厚方法集光学、机械、电子、计算机图像处理技术为一体，以其光波长为测量基准，从原理上保证了纳米级的测量精度。同时，光学测厚作为非接触式的测量方法，被广泛应用于精密元件表面形貌及厚度的无损测量。其中，薄膜厚度光学测量方法按光吸收、透反射、偏振和干涉等光学原理可分为椭圆偏振法、分光光度法、干涉法等多种测量方法。不同的测量方法，其适用范围各有侧重，褒贬不一。因此结合多种测量方法的多通道式复合测量法也有研究，如椭圆偏振法和光度法结合的光谱椭偏法，彩色共焦光谱干涉和白光显微干涉的结合法等。总的来说，白光干涉膜厚仪是一种应用广、具有高精度和可靠性的薄膜厚度测量仪器。高精度膜厚仪的用途和特点 白光干涉...

常用白光垂直扫描干涉系统的原理：入射的白光光束通过半反半透镜进入到显微干涉物镜后，被分光镜分成两部分，一个部分入射到固定参考镜，一部分入射到样品表面，当参考镜表面和样品表面的反射光通过分光镜后，再次汇聚发生干涉，干涉光通过透镜后，利用电荷耦合器(CCD)可探测整个视场内双白光光束的干涉图像。利用Z向精密位移台带动干涉镜头或样品台Z向扫描，可获得一系列干涉图像。根据干涉图像序列中对应点的光强随光程差变化曲线，可得该点的Z向相对位移；然后，由CCD图像中每个像素点光强最大值对应的Z向位置获得被测样品表面的三维形貌。工作原理是基于膜层与底材反射率及相位差，通过测量反射光的干涉来计算膜层厚度。本地膜厚...

干涉测量法是一种基于光的干涉原理实现对薄膜厚度测量的光学方法，是一种高精度的测量技术，其采用光学干涉原理的测量系统具有结构简单、成本低廉、稳定性高、抗干扰能力强、使用范围广等优点。对于大多数干涉测量任务，都是通过分析薄膜表面和基底表面之间产生的干涉条纹的形状和分布规律，来研究待测物理量引入的光程差或位相差的变化，从而实现测量目的。光学干涉测量方法的测量精度可达到甚至优于纳米量级，利用外差干涉进行测量，其精度甚至可以达到10^-3 nm量级。根据所使用的光源不同，干涉测量方法可分为激光干涉测量和白光干涉测量两大类。激光干涉测量的分辨率更高，但不能实现对静态信号的测量，只能测量输出信号的变化量或连...

目前，常用的显微干涉方式主要有Mirau和Michelson两种方式。Mirau型显微干涉结构中，物镜和被测样品之间有两块平板，一块涂覆高反射膜的平板作为参考镜，另一块涂覆半透半反射膜的平板作为分光棱镜。由于参考镜位于物镜和被测样品之间，物镜外壳更加紧凑，工作距离相对较短，倍率一般为10-50倍。Mirau显微干涉物镜的参考端使用与测量端相同的显微物镜，因此不存在额外的光程差，因此是常用的显微干涉测量方法之一。Mirau显微干涉结构中，参考镜位于物镜和被测样品之间，且物镜外壳更加紧凑，工作距离相对较短，倍率一般为10-50倍。Mirau显微干涉物镜的参考端使用与测量端相同的显微物镜，因此不存在...

为了分析白光反射光谱的测量范围，进行了不同壁厚的靶丸壳层白光反射光谱测量实验。实验结果显示，对于壳层厚度为30μm的靶丸，其白光反射光谱各谱峰非常密集，干涉级次数值大；此外，由于靶丸壳层的吸收，壁厚较大的靶丸信号强度相对较弱。随着靶丸壳层厚度的进一步增加，其白光反射光谱各谱峰将更加密集，难以实现对各干涉谱峰波长的测量。为实现较大厚度靶丸壳层厚度的白光反射光谱测量，需采用红外宽谱光源和光谱探测器。对于壳层厚度为μm的靶丸，测量的波峰相对较少，容易实现壳层白光反射光谱谱峰波长的准确测量；随着靶丸壳层厚度的进一步减小，两干涉信号之间的光程差差异非常小，以至于光谱信号中只有一个干涉波峰，难以使用峰值探...

干涉测量法是基于光的干涉原理实现对薄膜厚度测量的光学方法，是一种高精度的测量技术。采用光学干涉原理的测量系统一般具有结构简单，成本低廉，稳定性好，抗干扰能力强，使用范围广等优点。对于大多数的干涉测量任务，都是通过薄膜表面和基底表面之间产生的干涉条纹的形状和分布规律，来研究干涉装置中待测物理量引入的光程差或者是位相差的变化，从而达到测量目的。光学干涉测量方法的测量精度可达到甚至优于纳米量级，而利用外差干涉进行测量，其精度甚至可以达到10-3nm量级。根据所使用光源的不同，干涉测量方法又可以分为激光干涉测量和白光干涉测量两大类。激光干涉测量的分辨率更高，但是不能实现对静态信号的测量，只能测量输出信...

傅里叶变换是白光频域解调方法中一种低精度的信号解调方法。早是由G.F.Fernando和T.Liu等人提出，用于低精度光纤法布里-珀罗传感器的解调。因此，该解调方案的原理是通过傅里叶变换得到频域的峰值频率从而获得光程差，进而得到待测物理量的信息。傅里叶变换解调方案的优点是解调速度较快，受干扰信号的影响较小。但是其测量精度较低。根据数字信号处理FFT（快速傅里叶变换）理论，若输入光源波长范围为λ1,λ2，则所测光程差的理论小分辨率为λ1λ2/(λ2−λ1)，所以此方法主要应用于对解调精度要求不高的场合。傅里叶变换白光干涉法是对傅里叶变换法的改进。该方法总结起来就是对采集到的光谱信号做傅里叶变换，...

白光干涉法和激光光源相比具有短相干长度的特点，使得两束光只有在光程差非常小的情况下才能发生干涉，因此不会产生干扰条纹。同时，白光干涉产生的干涉条纹具有明显的零光程差位置，避免了干涉级次不确定的问题。本文基于白光干涉原理对单层透明薄膜厚度测量进行了研究，特别是对厚度小于光源相干长度的薄膜进行了探究。文章首先详细阐述了白光干涉原理和薄膜测厚原理，然后在金相显微镜的基础上构建了一种型垂直白光扫描系统，作为实验中测试薄膜厚度的仪器，并利用白光干涉原理对位移量进行了标定。 Michelson干涉仪的光路长度决定了仪器的精度。膜厚仪制作厂家本文研究的锗膜厚度约为300nm，导致白光干涉输出的光谱只有一...

极值法求解过程计算简单，速度快，同时能确定薄膜的多个光学常数并解决多值性问题，测试范围广，但没有考虑薄膜均匀性和基底色散的因素，因此精度不够高。此外，由于受曲线拟合精度的限制，该方法对膜厚的测量范围有要求，通常用于测量薄膜厚度大于200纳米且小于10微米的情况，以确保光谱信号中的干涉波峰数适当。全光谱拟合法是基于客观条件或基本常识来设置每个拟合参数上限、下限，并为该区域的薄膜生成一组或多组光学参数及厚度的初始值，引入适合的色散模型，再通过麦克斯韦方程组的推导得到结果。该方法能判断预设的初始值是否为要测量的薄膜参数，建立评价函数来计算透过率/反射率与实际值之间的偏差。只有当计算出的透过率/反射率...

在激光惯性约束核聚变实验中，靶丸的物性参数和几何参数是靶丸制备工艺改进和仿真模拟核聚变实验过程的基础，因此如何对靶丸多个参数进行高精度、同步、无损的综合检测是激光惯性约束核聚变实验中的关键问题。以上各种薄膜厚度及折射率的测量方法各有利弊，但针对本文实验，仍然无法满足激光核聚变技术对靶丸参数测量的高要求，靶丸参数测量存在以下问题：不能对靶丸进行破坏性切割测量，否则，被破坏后的靶丸无法用于于下一步工艺处理或者打靶实验；需要同时测得靶丸的多个参数，不同参数的单独测量，无法提供靶丸制备和核聚变反应过程中发生的结构变化现象和规律，并且效率低下、没有统一的测量标准。靶丸属于自支撑球形薄膜结构，曲面应力大、...

2e(n22一n12sin2i)1/2＋δ’=kλ，k=1,2,3,4,5...(1) 2e(n22一n12sin2i)1/2＋δ’=（2k＋1）λ/2，k=0，1,2,3,4，...（2） 当膜的厚度e与波长A不可比拟时，有下列情况出现：(1)膜厚e远远大于波长^时，由于由同一波列分解出来的2列波的光程差已超过相干民度．因而不能相遇，故不能发生干涉…，没有明纹或暗纹出现．(2)膜厚e远远小于波长^时，相干条件(1)，(2)式中e一0，2相干光束之间的光程差已主要受半波损失d7的影响，而膜厚e和入射角i实际上对光程差已没有贡献．若半波损失∥存在，就发生相消干涉，反之，就发生相长...

针对现有技术的不足，提供一种基于白光干涉法的晶圆膜厚测量装置。该装置包括白光光源、显微镜、分束镜、干涉物镜、光纤传输单元、准直器、光谱仪、USB传输线、计算机。光谱仪主要包括六部分，分别是：光纤入口、准直镜、光栅、聚焦镜、区域检测器、带OFLV滤波器的探测器。测量具体步骤为：白光光源发出白光，经由光纤，通过光纤探头垂直入射至晶圆表面，样品薄膜上表面和下表面反射光相干涉形成的干涉谱，由反射光纤探头接收，再由光纤传送到光谱仪，光谱仪连续记录反射信号，通过USB线将测量数据传输到电脑。可以实现对晶圆膜厚的无损测量，时间快、设备小巧、操作简单、精度高，适合实验室检测。白光干涉膜厚仪需要进行校准，并选择...

由于不同性质和形态的薄膜对系统的测量量程和精度的需求不尽相同，因而多种测量方法各有优缺，难以一概而论。按照薄膜厚度的增加，适用的测量方式分别为椭圆偏振法、分光光度法、共聚焦法和干涉法。对于小于1μm的较薄薄膜，白光干涉轮廓仪的测量精度较低，分光光度法和椭圆偏振法较适合。而对于小于200nm的薄膜，由于透过率曲线缺少峰谷值，椭圆偏振法结果更可靠。基于白光干涉原理的光学薄膜厚度测量方案目前主要集中于测量透明或者半透明薄膜，通过使用不同的解调技术处理白光干涉的图样，得到待测薄膜厚度。本章在详细研究白光干涉测量技术的常用解调方案、解调原理及其局限性的基础上，分析得到了常用的基于两个相邻干涉峰的白光干涉...

薄膜作为一种特殊的微结构，近年来在电子学、力学、现代光学得到了广泛的应用，薄膜的测试技术变得越来越重要。尤其是在厚度这一特定方向上，尺寸很小，基本上都是微观可测量。因此，在微纳测量领域中，薄膜厚度的测试是一个非常重要而且很实用的研究方向。在工业生产中，薄膜的厚度直接关系到薄膜能否正常工作。在半导体工业中，膜厚的测量是硅单晶体表面热氧化厚度以及平整度质量控制的重要手段。薄膜的厚度影响薄膜的电磁性能、力学性能和光学性能等，所以准确地测量薄膜的厚度成为一种关键技术。Michelson干涉仪的光路长度支配了精度。纳米级膜厚仪哪个品牌好光纤白光干涉此次实验所设计的解调系统是通过检测干涉峰值的中心波长的移...

晶圆对于半导体器件至关重要，膜厚是影响晶圆物理性质的重要参数之一。通常对膜厚的测量有椭圆偏振法、探针法、光学法等，椭偏法设备昂贵，探针法又会损伤晶圆表面。利用光学原理进行精密测试，一直是计量和测试技术领域中的主要方法之一，在光学测量领域，基于干涉原理的测量系统已成为物理量检测中十分精确的系统之一。光的干涉计量与测试本质是以光波的波长作为单位来进行计量的，现代的干涉测试与计量技术已能达到一个波长的几百分之一的测量精度，干涉测量的更大特点是它具有更高的灵敏度（或分辨率）和精度，。而且绝大部分干涉测试都是非接触的，不会对被测件带来表面损伤和附加误差；测量对象较广，并不局限于金属或非金属；可以检测多参...

薄膜干涉原理根据薄膜干涉原理…，当波长为^的单色光以人射角f从折射率为n．的介质入射到折射率为n：、厚度为e的介质膜面(见图1)时，干涉明、暗纹条件为： 2e(n22一n12sin2i)1/2＋δ’=kλ，k=1,2,3,4,5...(1) 2e(n22一n12sin2i)1/2＋δ’=（2k＋1）λ/2，k=0，1,2,3,4...（2） E式中k为干涉条纹级次；δ’为半波损失． 普通物理教材中讨论薄膜干涉问题时，均近似地认为，δ’是指入射光波在光疏介质中前进，遇到光密介质i的界面时，在不超过临界角的条件下，不论人射角的大小如何，在反射过程中都将产生半个波长的损失...

由于不同性质和形态的薄膜对系统的测量量程和精度的需求不相同，因而多种测量方法各有优缺，难以一概而论。将各测量特点总结所示，按照薄膜厚度的增加，适用的测量方式分别为椭圆偏振法、分光光度法、共聚焦法和干涉法。对于小于1μm的较薄薄膜，白光干涉轮廓仪的测量精度较低，分光光度法和椭圆偏振法较适合。而对于小于200nm的薄膜，由于透过率曲线缺少峰谷值，椭圆偏振法结果更加可靠。基于白光干涉原理的光学薄膜厚度测量方案目前主要集中于测量透明或者半透明薄膜，通过使用不同的解调技术处理白光干涉的图样，得到待测薄膜厚度。本章在详细研究白光干涉测量技术的常用解调方案、解调原理及其局限性的基础上，分析得到了常用的基于两...

与激光光源相比以白光的宽光谱光源由于具有短相干长度的特点使得两光束只有在光程差极小的情况下才能发生干涉因此不会产生干扰条纹。同时由于白光干涉产生的干涉条纹具有明显的零光程差位置避免了干涉级次不确定的问题。本文以白光干涉原理为理论基础对单层透明薄膜厚度测量尤其对厚度小于光源相干长度的薄膜厚度测量进行了研究。首先从白光干涉测量薄膜厚度的原理出发、分别详细阐述了白光干涉原理和薄膜测厚原理。接着在金相显微镜的基础上构建了垂直型白光扫描系统作为实验中测试薄膜厚度的仪器并利用白光干涉原理对的位移量进行了标定。操作需要一定的专业技能和经验，需要进行充分的培训和实践。膜厚仪生产商针对靶丸自身独特的特点及极端实...

通过基于表面等离子体共振传感的测量方案，结合共振曲线的三个特征参数，即共振角、半高宽和反射率小值，反演计算可以精确地得到待测金属薄膜的厚度和介电常数。该方案操作简单，利用Kretschmann型结构的表面等离子体共振实验系统即可得到共振曲线，从而得到金膜的厚度。由于该方案为一种强度测量方案，受环境影响较大，测量结果存在多值性问题，因此研究人员进一步对偏振外差干涉的改进方案进行了理论分析，从P光和S光之间相位差的变化来实现厚度测量。光路长度越长，仪器分辨率越高，但也越容易受到干扰因素的影响，需要采取降噪措施。薄膜膜厚仪标价光纤白光干涉此次实验所设计的解调系统是通过检测干涉峰值的中心波长的移动实现...

在纳米级薄膜的各项相关参数中，薄膜材料的厚度是薄膜设计和制备过程中重要的参量之一，具有决定薄膜性质和性能的基本作用。然而，由于其极小尺寸及突出的表面效应，使得对纳米级薄膜的厚度准确测量变得困难。经过众多科研技术人员的探索和研究，新的薄膜厚度测量理论和测量技术不断涌现，测量方法从手动到自动、有损到无损不断得到实现。对于不同性质薄膜，其适用的厚度测量方案也不相同。针对纳米级薄膜，应用光学原理的测量技术。相比其他方法，光学测量方法具有精度高、速度快、无损测量等优势，成为主要检测手段。其中代表性的测量方法有椭圆偏振法、干涉法、光谱法、棱镜耦合法等。总结，白光干涉膜厚仪是一种应用广、具有高精度和可靠性的...