本文主要以半导体锗和贵金属金两种材料为对象，研究了白光干涉法、表面等离子体共振法和外差干涉法实现纳米级薄膜厚度准确测量的可行性。由于不同材料薄膜的特性不同，所适用的测量方法也不同。半导体锗膜具有折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的特点，选择采用白光干涉的测量方法；而厚度更薄的金膜的折射率为复数，且能激发明显的表面等离子体效应，因而可借助基于表面等离子体共振的测量方法；为了进一步改善测量的精度，论文还研究了外差干涉测量法，通过引入高精度的相位解调手段，检测P光与S光之间的相位差提升厚度测量的精度。白光干涉膜厚仪可以配合不同的软件进行分析和数据处理，例如建立数据库、统计数据等。推荐膜厚仪
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。原装膜厚仪按需定制精度高的白光干涉膜厚仪通常采用Michelson干涉仪的结构。
膜厚仪是一种可以用于精确测量光学薄膜厚度的仪器，是光学薄膜制备和表征中不可或缺的工具。在光学薄膜领域，薄膜的厚度直接影响到薄膜的光学性能和应用效果。因此，准确测量薄膜厚度对于研究和生产具有重要意义。膜厚仪测量光学薄膜的具体方法通常包括以下几个步骤：样品准备：首先需要准备待测薄膜样品，通常是将薄膜沉积在基片上，确保样品表面平整干净，无杂质和损伤。仪器校准：在进行测量之前，需要对膜厚仪进行校准，确保仪器的准确性和稳定性。校准过程通常包括使用标准样品进行比对，调整仪器参数。测量操作：将样品放置在膜厚仪的测量台上，调节仪器参数，如波长、入射角等，然后启动测量程序。膜厚仪会通过光学干涉原理测量样品表面反射的光线，从而得到薄膜的厚度信息。数据分析：膜厚仪通常会输出一系列的数据，包括薄膜的厚度、折射率等信息。对于这些数据，需要进行进一步的分析和处理，以确保测量结果的准确性和可靠性。膜厚仪测量光学薄膜的具体方法需要注意的一些关键点包括：样品表面的处理对测量结果有重要影响，因此在进行测量之前需要确保样品表面的平整和清洁
本文温所研究的锗膜厚度约300nm，导致其白光干涉输出光谱只有一个干涉峰，此时常规基于相邻干涉峰间距解调的方案（如峰峰值法等）将不再适用。为此，我们提出了一种基于单峰值波长移动的白光干涉测量方案，并设计搭建了膜厚测量系统。温度测量实验结果表明，峰值波长与温度变化之间具有良好的线性关系。利用该测量方案，我们测得实验用锗膜的厚度为338.8nm，实验误差主要来自于温度控制误差和光源波长漂移。通过对纳米级薄膜厚度的测量方案研究，实现了对锗膜和金膜的厚度测量。本文主要的创新点是提出了白光干涉单峰值波长移动的解调方案，并将其应用于极短光程差的测量。高精度的白光干涉膜厚仪通常采用Michelson干涉仪的结构。
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，此时时域解调方案的应用受到了限制。白光干涉膜厚仪是一种可用于测量薄膜厚度的仪器，适用于透明薄膜和平行表面薄膜的测量。推荐膜厚仪
Michelson干涉仪的光路长度是影响仪器精度的重要因素。推荐膜厚仪
作为重要元件，薄膜通常以金属、合金、化合物、聚合物等为主要基材，品类涵盖了光学膜、电隔膜、阻隔膜、保护膜、装饰膜等多种功能性薄膜，广泛应用于现代光学、电子、医疗、能源、建材等技术领域。常用薄膜的厚度范围从纳米级到微米级不等。纳米和亚微米级薄膜主要是基于干涉效应调制的光学薄膜，包括各种增透增反膜、偏振膜、干涉滤光片和分光膜等。部分薄膜经过特殊工艺处理后还具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损等特性，对于通讯、显示、存储等领域内光学仪器的质量起决定性作用，例如平面显示器使用的ITO镀膜、太阳能电池表面的SiO2减反射膜等。微米级以上的薄膜以工农业薄膜为主，多使用聚酯材料，具有易改性、可回收、适用范围广等特点。例如6微米厚度以下的电容器膜，20微米厚度以下的大部分包装印刷用薄膜，25~38微米厚的建筑玻璃贴膜及汽车贴膜，以及25~65微米厚度的防伪标牌及拉线胶带等。微米级薄膜利用其良好的延展性、密封性、绝缘性等特性遍及食品包装、表面保护、磁带基材、感光储能等应用市场，加工速度快，市场占比高。推荐膜厚仪