白光干涉光譜分析是目前白光干涉測量的一個重要方向，此項(xiàng)技術(shù)主要是利用光譜儀將對條紋的測量轉(zhuǎn)變成為對不同波長光譜的測量。通過分析被測物體的光譜特性，就能夠得到相應(yīng)的長度信息和形貌信息。相比于白光掃描干涉術(shù)，它不需要大量的掃描過程，因此提高了測量效率，而且也減小了環(huán)境對它的影響。此項(xiàng)技術(shù)能夠測量距離、位移、塊狀材料的群折射率以及多層薄膜厚度。白干干涉光譜法是基于頻域干涉的理論，采用白光作為寬波段光源，經(jīng)過分光棱鏡，被分成兩束光，這兩束光分別入射到參考鏡和被測物體，反射回來后經(jīng)過分光棱鏡合成后，由色散元件分光至探測器，記錄頻域上的干涉信號。此光譜信號包含了被測表面的信息，如果此時被測物體是薄膜，則薄膜的厚度也包含在這光譜信號當(dāng)中。這樣就把白光干涉的精度和光譜測量的速度結(jié)合起來，形成了一種精度高而且速度快的測量方法?？蓽y量大氣壓下薄膜厚度在1納米到1毫米之間。原裝膜厚儀推薦廠家

傅里葉變換是白光頻域解調(diào)方法中的一種低精度信號解調(diào)方法，起初由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)。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，并得到待測物理量的信息。傅里葉變換解調(diào)方案的優(yōu)勢是解調(diào)速度快，受干擾信號影響較小，但精度不高。根據(jù)數(shù)字信號處理FFT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)，因此該方法主要應(yīng)用于解調(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(jìn)。該方法總結(jié)起來是對采集到的光譜信號進(jìn)行傅里葉變換，然后濾波、提取主頻信號，接著進(jìn)行逆傅里葉變換、對數(shù)運(yùn)算，之后取其虛部進(jìn)行相位反包裹運(yùn)算，從而通過得到的相位來獲得干涉儀的光程差。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，該方法測量精度比傅里葉變換方法更高。薄膜檢測膜厚儀Michelson干涉儀的光路長度決定了儀器的精度。

薄膜干涉原理根據(jù)薄膜干涉原理…，當(dāng)波長為^的單色光以人射角f從折射率為n．的介質(zhì)入射到折射率為n：、厚度為e的介質(zhì)膜面(見圖1)時，干涉明、暗紋條件為：

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為干涉條紋級次；δ’為半波損失．

普通物理教材中討論薄膜干涉問題時，均近似地認(rèn)為，δ’是指入射光波在光疏介質(zhì)中前進(jìn)，遇到光密介質(zhì)i的界面時，在不超過臨界角的條件下，不論人射角的大小如何，在反射過程中都將產(chǎn)生半個波長的損失(嚴(yán)格地說， 只在掠射和正射情況下反射光的振動方向與入射光的振動方向才幾乎相反)，故δ’是否存在決定于n1,n2,n3大小的比較。當(dāng)膜厚e一定，而入射角j可變時，干涉條紋級次^隨f而變，即同樣的人射角‘對應(yīng)同一級明紋(或暗紋)，叫等傾干涉，如以不同的入射角入射到平板介質(zhì)上．當(dāng)入射角￡一定，而膜厚?？勺儠r，干涉條紋級次隨。而變，即同樣的膜厚e對應(yīng)同一級明紋(或暗紋)。叫等厚干涉，如劈尖干涉和牛頓環(huán)．

通過白光干涉理論分析，詳細(xì)介紹了白光垂直掃描干涉技術(shù)和白光反射光譜技術(shù)的基本原理，并完成了應(yīng)用于測量靶丸殼層折射率和厚度分布實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)和搭建。該實(shí)驗(yàn)裝置由白光反射光譜探測模塊、靶丸吸附轉(zhuǎn)位模塊、三維運(yùn)動模塊和氣浮隔震平臺等組成，能夠?qū)崿F(xiàn)對靶丸的負(fù)壓吸附、靶丸位置的精密調(diào)整以及360°范圍的旋轉(zhuǎn)和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，提出了一種聯(lián)合使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(xué)厚度，利用白光垂直掃描干涉技術(shù)測量光線通過靶丸殼層后的光程增量，從而可以計(jì)算得到靶丸的折射率和厚度數(shù)據(jù)。操作之前需要專業(yè)技能和經(jīng)驗(yàn)的培訓(xùn)和實(shí)踐。

白光反射光譜探測模塊中，入射光經(jīng)過分光鏡1分光后，一部分光照射到靶丸表面，靶丸殼層上、下表面的反射光經(jīng)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(dá)光譜儀探測器，實(shí)現(xiàn)了靶丸殼層白光干涉光譜的測量。另一部分光到達(dá)CCD探測器，獲得靶丸表面的光學(xué)圖像。靶丸吸附轉(zhuǎn)位模塊和三維運(yùn)動模塊分別用于靶丸的吸附定位以及靶丸特定角度的轉(zhuǎn)位和靶丸位置的調(diào)整。在測量過程中，將靶丸放置于軸系吸嘴前端，通過微型真空泵將其吸附于吸嘴上；然后，移動位移平臺，將靶丸移動至CCD視場中心，Z向位移臺可調(diào)整視場清晰度；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，平穩(wěn)轉(zhuǎn)動到特定角度，為消除軸系回轉(zhuǎn)誤差所帶來的誤差，可通過調(diào)整調(diào)心結(jié)構(gòu)，使靶丸定點(diǎn)位于視場中心并采集其白光反射光譜。重復(fù)以上步驟，可實(shí)現(xiàn)靶丸特定位置或圓周輪廓白光反射光譜數(shù)據(jù)的測量。為減少外界干擾和震動所引起的測量誤差，該裝置放置于氣浮平臺上，通過高性能的隔振效果，保證了測量結(jié)果的穩(wěn)定性。操作需要一定的專業(yè)技能和經(jīng)驗(yàn)，需要進(jìn)行充分的培訓(xùn)和實(shí)踐。薄膜檢測膜厚儀

高精度的白光干涉膜厚儀通常采用Michelson干涉儀的結(jié)構(gòu)。原裝膜厚儀推薦廠家

光纖白光干涉測量使用的是寬譜光源。在選擇光源時，需要重點(diǎn)考慮光源的輸出光功率和中心波長的穩(wěn)定性。由于本文所設(shè)計(jì)的解調(diào)系統(tǒng)是通過測量干涉峰值的中心波長移動來實(shí)現(xiàn)的，因此光源中心波長的穩(wěn)定性對實(shí)驗(yàn)結(jié)果會產(chǎn)生很大的影響。實(shí)驗(yàn)中我們選擇使用由INPHENIX公司生產(chǎn)的SLED光源，相對于一般的寬帶光源具有輸出功率高、覆蓋光譜范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。該光源采用+5V的直流供電，標(biāo)定中心波長為1550nm，且其輸出功率在一定范圍內(nèi)可調(diào)。驅(qū)動電流可以達(dá)到600mA。原裝膜厚儀推薦廠家