结 论 21

致 谢 22

参 考 文 献 23

附录 A 算法程序 24

附录 B 扫描干涉图 27

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1 引言

航天技术，军事对抗技术的快速发展催生了对小型化，微型化光机电产品需求的不断增 加，同时也对其生产过程中的质量，相关性能参数提出了更高的要求，因此进行产品检测是 保证其质量以及性能的一个极为重要的环节，而产品的性能往往又与其三维形貌及其有关几 何参量之间有着密切的联系，因而可以通过测量物体三维形貌及其有关参量的方法来对其产 品性能进行综合分析，进而依据分析的结果来改进加工制造工艺并提高产品的质量。可见， 对物体的三维形貌（包括三维微观形貌）的测量方法展开研究自然就具有重要的意义。论文网

1。1 微光栅简述

光栅作为一种重要的分光元件，是由大量等宽等间距的平行狭缝构成的，在光谱分析、 滤波、色散补偿以及传感器领域有着很大的应用前景[1]。依据其工作原理及其主要结构，光栅 可以分为两大类，分别是：透射式光栅和反射式光栅。伴随着航天、军事、科研等领域对元 件的小型化乃至微型化需求的不断提高，对光栅微型化的要求同样也越来越迫切。微光栅， 顾名思义就是具有微小体积的一种光栅，因为其具有体积小、重量轻、性能稳定、可以进行 大批量生产和功耗低的特点。由于起步较晚，我国目前对于微光栅的研究基本还处在学术研 究和实验阶段，微光栅产品还未真正实现市场化。

光栅是一种利用多缝衍射原理使光发生色散的光学元件，单色平行光通过光栅的每个缝 的衍射和各缝间的干涉，形成明暗间隔的条纹，暗条纹很宽、明条纹很细，同时单复色光通 过时，不通波长的蒲县会在不同的位置出现而形成光谱。而台阶光栅属于闪耀光栅：可以尽 可能的将更多的光能集中到某一特定的衍射级次上。文献综述

光栅的制作方法[2]有：（1）利用激光束或电子束进行直写，这种方法可以制作出比较精 密的光栅，但是这种工艺较为复杂而且成本较高。（2）利用反应离子束刻蚀和离子束铣，这 种方法对元件的表面具有较大的损伤并且很难把控刻蚀的深度。（3）薄膜沉积法，这种方法 可以精确地控制台阶的高度并得到比较光滑的表面，因此第三种方法逐渐为更多的人使用。

本文中实际使用到的微光栅的结构如下：是一个具有周期性的四台阶面的微光栅，结构 模型图如图 1 所示，每个台阶的高度并不相等。：d 表示光栅沿该方向的周期，h 表示该台阶 光栅的高度（已经去除了光栅的共同底座高度），评估台阶型闪耀光栅的性能的一个重要参

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数就是衍射效率，而为了获得理想的衍射效率，需要对误差进行严格的控制：（1）在每次刻 蚀时要控制刻蚀的深度，（2）在进行套刻时，将对准误差减小到最低。图 1 台阶光栅结构模型图

如图 2 所示为微光栅的模拟形貌图，从图中可以看出，该微光栅具有很明显的空间周期 性：具有两个不同方向的周期性，并且具有四个台阶面。已有的数据表明：该微光栅的外形 尺寸:Φ25mm±0。1╳3mm±0。1，有效通光口径：≥╳5mm╳5mm，所以此处需要测量计算的物 理量是其空间上不同方向的周期。