傅里葉變換是白光頻域解調(diào)方法中一種低精度的信號(hào)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(guò)傅里葉變換得到頻域的峰值頻率從而獲得光程差,進(jìn)而得到待測(cè)物理量的信息。傅里葉變換解調(diào)方案的優(yōu)點(diǎn)是解調(diào)速度較快,受干擾信號(hào)的影響較小。但是其測(cè)量精度較低。根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理FFT(快速傅里葉變換)理論,若輸入光源波長(zhǎng)范圍為λ1,λ2,則所測(cè)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(duì)解調(diào)精度要求不高的場(chǎng)合。傅里葉變換白光干涉法是對(duì)傅里葉變換法的改進(jìn)。該方法總結(jié)起來(lái)就是對(duì)采集到的光譜信號(hào)做傅里葉變換,然后濾波、提取主頻信號(hào)后進(jìn)行逆傅里葉變換,然后做對(duì)數(shù)運(yùn)算,并取其虛部做相位反包裹運(yùn)算,由獲得的相位得到干涉儀的光程差。該方法經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明其測(cè)量精度比傅里葉變換高。白光干涉膜厚儀可以配合不同的軟件進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)處理,例如建立數(shù)據(jù)庫(kù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。膜厚儀安裝操作注意事項(xiàng)
折射率分別為1.45和1.62的2塊玻璃板,使其一端相接觸,形成67的尖劈.將波長(zhǎng)為550nm的單色光垂直投射在劈上,并在上方觀察劈的干涉條紋,試求條紋間距。
我們可以分2種可能的情況來(lái)討論:
一般玻璃的厚度可估計(jì)為1mm的量級(jí),這個(gè)量級(jí)相對(duì)于光的波長(zhǎng)550nm而言,應(yīng)該算是膜厚e遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)^的厚玻璃了,所以光線通過(guò)上玻璃板時(shí)應(yīng)該無(wú)干涉現(xiàn)象,同理光線通過(guò)下玻璃板時(shí)也無(wú)干涉現(xiàn)象.空氣膜厚度因劈角很小而很薄,與波長(zhǎng)可比擬,所以光線通過(guò)空氣膜應(yīng)該有干涉現(xiàn)象,在空氣膜的下表面處有一半波損失,故光程差應(yīng)該為2n2e+λ/2.
(2)假設(shè)玻璃板厚度的量級(jí)與可見(jiàn)光波長(zhǎng)量級(jí)可比擬,當(dāng)單色光垂直投射在劈尖上時(shí),上玻璃板能滿足形成薄膜干涉的條件,其光程差為2n2e+λ/2,下玻璃板也能滿足形成薄膜于涉的條件,光程差為2n1h+λ/2,但由于玻璃板膜厚均勻,h不變,人射角i=儼也不變,故玻璃板形成的薄膜干涉為等傾又等厚干涉條紋,要么玻璃板全亮,要么全暗,它不會(huì)影響空氣劈尖干涉條紋的位置和條紋間距??諝馀飧缮婀獬滩钊詾?n2e+λ/2,但玻璃板會(huì)影響劈尖干涉條紋的亮度對(duì)比度. 國(guó)產(chǎn)膜厚儀經(jīng)銷批發(fā)可以配合不同的軟件進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)處理,例如建立數(shù)據(jù)庫(kù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等;
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)
當(dāng)膜的厚度e與波長(zhǎng)A不可比擬時(shí),有下列情況出現(xiàn):(1)膜厚e遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)^時(shí),由于由同一波列分解出來(lái)的2列波的光程差已超過(guò)相干民度.因而不能相遇,故不能發(fā)生干涉…,沒(méi)有明紋或暗紋出現(xiàn).(2)膜厚e遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)^時(shí),相干條件(1),(2)式中e一0,2相干光束之間的光程差已主要受半波損失d7的影響,而膜厚e和入射角i實(shí)際上對(duì)光程差已沒(méi)有貢獻(xiàn).若半波損失∥存在,就發(fā)生相消干涉,反之,就發(fā)生相長(zhǎng)干涉…,故觀察到的要么全是明紋,要么全是暗紋.
白光干涉頻域解調(diào)顧名思義是在頻域分析解調(diào)信號(hào) ,測(cè)量裝置與時(shí)域解調(diào)裝置幾乎相同,只需把光強(qiáng)測(cè)量裝置換為光譜儀或者是CCD ,接收到的信號(hào)是光強(qiáng)隨著光波長(zhǎng)的分布。由于時(shí)域解調(diào)中接收到的信號(hào)是一定范圍內(nèi)所有波長(zhǎng)的光強(qiáng)疊加,因此將頻譜信號(hào)中各個(gè)波長(zhǎng)的光強(qiáng)疊加,即可得到與它對(duì)應(yīng)的時(shí)域接收信號(hào)。由此可見(jiàn),頻域的白光干涉條紋不僅包含了時(shí)域白光干涉條紋的所有信息,還包含了時(shí)域干涉條紋中沒(méi)有的波長(zhǎng)信息。在頻域干涉中,當(dāng)兩束相干光的光程差遠(yuǎn)大于光源的相干長(zhǎng)度時(shí),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(nèi)部的光柵具有分光作用,能夠?qū)捵V光變成窄帶光譜,從而增加了光譜的相干長(zhǎng)度。這一解調(diào)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)就是在整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)中沒(méi)有使用機(jī)械掃描部件,從而在測(cè)量的穩(wěn)定性和可靠性上得到很大的提高。常見(jiàn)的頻域解調(diào)方法有峰峰值檢測(cè)法、傅里葉解調(diào)法以及傅里葉變換白光干涉解調(diào)法等。白光干涉膜厚儀是一種可用于測(cè)量薄膜厚度的儀器,適用于透明薄膜和平行表面薄膜的測(cè)量。
白光干涉膜厚儀基于薄膜對(duì)白光的反射和透射產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,通過(guò)測(cè)量干涉條紋的位置和間距來(lái)計(jì)算出薄膜的厚度。這種儀器在光學(xué)薄膜、半導(dǎo)體、涂層和其他薄膜材料的生產(chǎn)和研發(fā)過(guò)程中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。當(dāng)白光照射到薄膜表面時(shí),部分光線會(huì)被薄膜反射,而另一部分光線會(huì)穿透薄膜并在薄膜內(nèi)部發(fā)生多次反射和折射。這些反射和折射的光線會(huì)與原始入射光線產(chǎn)生干涉,形成干涉條紋。通過(guò)測(cè)量干涉條紋的位置和間距,可以推導(dǎo)出薄膜的厚度信息。白光干涉膜厚儀在光學(xué)薄膜領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。光學(xué)薄膜是一種具有特殊光學(xué)性質(zhì)的薄膜材料,廣泛應(yīng)用于激光器、光學(xué)鏡片、光學(xué)濾波器等光學(xué)元件中。通過(guò)白光干涉膜厚儀可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光學(xué)薄膜厚度的精確測(cè)量,保證光學(xué)薄膜元件的光學(xué)性能。此外,白光干涉膜厚儀還可以用于半導(dǎo)體行業(yè)中薄膜材料的生產(chǎn)和質(zhì)量控制,確保半導(dǎo)體器件的性能穩(wěn)定和可靠性。白光干涉膜厚儀還可以應(yīng)用于涂層材料的生產(chǎn)和研發(fā)過(guò)程中。涂層材料是一種在材料表面形成一層薄膜的工藝,用于增強(qiáng)材料的表面性能。通過(guò)白光干涉膜厚儀可以對(duì)涂層材料的厚度進(jìn)行精確測(cè)量,保證涂層的均勻性和穩(wěn)定性,提高涂層材料的質(zhì)量和性能。操作需要一定的專業(yè)基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn),需要進(jìn)行充分的培訓(xùn)和實(shí)踐。原裝膜厚儀以客為尊
操作之前需要專 業(yè)技能和經(jīng)驗(yàn)的培訓(xùn)和實(shí)踐。膜厚儀安裝操作注意事項(xiàng)
采用峰峰值法處理光譜數(shù)據(jù)時(shí) ,被測(cè)光程差的分辨率取決于光譜儀或CCD的分辨率。我們只需獲得相鄰的兩干涉峰值處的波長(zhǎng)信息即可得出光程差,不必關(guān)心此波長(zhǎng)處的光強(qiáng)大小,從而降低數(shù)據(jù)處理的難度。也可以利用多組相鄰的干涉光譜極值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)來(lái)分別求出光程差,然后再求平均值作為測(cè)量光程差,這樣可以提高該方法的測(cè)量精度。但是,峰峰值法存在著一些缺點(diǎn):當(dāng)使用寬帶光源作為輸入光源時(shí),接收光譜中不可避免地疊加有與光源同分布的背景光,從而引起峰值處波長(zhǎng)的改變,引入測(cè)量誤差。同時(shí),當(dāng)兩干涉信號(hào)之間的光程差很小,導(dǎo)致其干涉光譜只有一個(gè)干涉峰的時(shí)候,此法便不再適用。膜厚儀安裝操作注意事項(xiàng)