白光扫描干涉测试仪器的发展现状及应用由于白光扫描干涉测试技术应用的广泛性以及其对人类科技生活进步的重要性,针对于这个方向,国内外科科研工作者已经进行了大量的研究工作。

在干涉技术的发展中,白光的使用有着悠久的历史。早在1665年,Hooke已经指出在白光干涉图样中看到的色光是反射面之间厚度的一个灵敏的指标。67206 

迈克尔逊在1893年用白光来评估了一系列分段标准具的尺寸,作为导致光波长和国际标准公尺第一次比较过程的一部分[2]。许多采用白光或者复色光源,用于校准的传统光学仪器,和适用于白光干涉测试技术的特殊显微镜,都已经使用了许多年。

虽然白光干涉的基本原理和复色光干涉的基本概念的提出都已经有了一定的历史,但是白光干涉测试法真正在自动化设备中的实现是近期才迅速发展起来的。Flournoy在1972年的文章中描述了一个关于运用于平行平面薄膜的自动白光厚度计量器。另一项白光扫描干涉测试仪器由扬奎斯特提出,它是设计用来在微型光学系统中确定反射点的位置和光强大小的[2]。随后由于对白光扫描干涉法的研究不断深入,白光干涉测试仪器的应用越来越广泛,它不仅可以用于测量薄膜厚度,而且可以应用在光纤技术、干涉定位、微观表面形貌测试等方面。特别是其中利用白光扫描干涉测试法进行表面形貌非接触测量的白光干涉轮廓仪发展得相当迅速。目前,世界上著名的光学仪器厂商都已经成功地研制出了这一类的白光干涉表面轮廓仪,其中Zygo公司的New View系列和Veeco公司的WykoNT系列在市场上占据着主导地位。相比于国外,国内关于白光干涉显微镜的研究主要集中于白光干涉测试的算法研究方面,对于轮廓仪结构部分的研究仍需要进一步的发展。 论文网

2  白光扫描干涉测试算法的发展现状及应用

在白光扫描测试技术的研究中,如何对获得的白光干涉信号进行数据处理是需要解决的关键问题。基于白光干涉的原理:在白光干涉中,干涉条纹的对比度在光程差为零的位置是最高的,所以要提高白光扫描测试的精度,必须要准确地定位光程差为零点的位置,即为提高确定相干峰值位置的算法的精度。目前,由于现代精密测试对精度指标的要求不断提高,以及现代精密机械制造行业的不断发展,所以白光干涉测试的算法部分得到了国内外学者的广泛关注。国内外的各研究机构和个人针对白光扫描干涉测试的算法做了大量的工作,并取得了相应的成果。

基于重心法,Veeco的Ai对原本的重心算法进行了改进。Kohlhass等人开发出一种傅里叶变换方法,用于纠正从集成光学波导获得的干涉图的色散损坏。空间频域法是在1994年由美国的Peter de Groot等人提出的,是目前计算精度最高的方法。Larkin和Sandoz等人在1996年提出的白光相移干涉术(WLPSI),从而实现物体明确的和纳米级分辨率的测量[3]。英国的Taylor-Hobson公司在CCI 3000A系列的白光干涉显微镜中,使用了他们提出的CCI算法(Coherence Correlation Interferometry)。相比于国外的研究成果,国内的研究机构也进行了大量的研究,其中天津大学,华中科技大学,西安光学精密机械研究所等研究机构都取得了一定的成果。

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