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。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，其性能和功能會得到提高和擴(kuò)展。薄膜膜厚儀信賴推薦
白光干涉頻域解調(diào)是利用頻域分析解調(diào)信號的一種方法。與時域解調(diào)裝置相比，測量裝置幾乎相同，只需將光強(qiáng)測量裝置更換為光譜儀或CCD。由于時域解調(diào)中接收到的信號是一定范圍內(nèi)所有波長光強(qiáng)疊加，因此將頻譜信號中各個波長的光強(qiáng)疊加起來即可得到它對應(yīng)的時域接收信號。因此，頻域的白光干涉條紋不僅包含了時域白光干涉條紋的所有信息，而且包括了時域干涉條紋中沒有的波長信息。在頻域干涉中，當(dāng)兩束相干光的光程差遠(yuǎn)大于光源的相干長度時，仍然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，可以將寬譜光變成窄帶光譜，從而增加光譜的相干長度。這種解調(diào)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是整個測量系統(tǒng)中沒有使用機(jī)械掃描部件，因此在測量的穩(wěn)定性和可靠性方面得到了顯著提高。常見的頻域解調(diào)方法包括峰峰值檢測法、傅里葉解調(diào)法和傅里葉變換白光干涉解調(diào)法等。薄膜干涉膜厚儀推薦標(biāo)準(zhǔn)樣品的選擇和使用對于保持儀器準(zhǔn)確度至關(guān)重要。
由于不同性質(zhì)和形態(tài)的薄膜對系統(tǒng)的測量量程和精度的需求不盡相同，因而多種測量方法各有優(yōu)缺，難以一概而論。按照薄膜厚度的增加，適用的測量方式分別為橢圓偏振法、分光光度法、共聚焦法和干涉法。對于小于1μm的較薄薄膜，白光干涉輪廓儀的測量精度較低，分光光度法和橢圓偏振法較適合。而對于小于200nm的薄膜，由于透過率曲線缺少峰谷值，橢圓偏振法結(jié)果更加可靠?；诎坠飧缮嬖淼墓鈱W(xué)薄膜厚度測量方案目前主要集中于測量透明或者半透明薄膜，通過使用不同的解調(diào)技術(shù)處理白光干涉的圖樣，得到待測薄膜厚度。本章在詳細(xì)研究白光干涉測量技術(shù)的常用解調(diào)方案、解調(diào)原理及其局限性的基礎(chǔ)上，分析得到了常用的基于兩個相鄰干涉峰的白光干涉解調(diào)方案不適用于極短光程差測量的結(jié)論。在此基礎(chǔ)上，我們提出了基于干涉光譜單峰值波長移動的白光干涉測量解調(diào)技術(shù)。
本文主要以半導(dǎo)體鍺和貴金屬金兩種材料為對象，研究了白光干涉法、表面等離子體共振法和外差干涉法實(shí)現(xiàn)納米級薄膜厚度準(zhǔn)確測量的可行性。由于不同材料薄膜的特性不同，所適用的測量方法也不同。半導(dǎo)體鍺膜具有折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的特點(diǎn)，選擇采用白光干涉的測量方法；而厚度更薄的金膜的折射率為復(fù)數(shù)，且能激發(fā)明顯的表面等離子體效應(yīng)，因而可借助基于表面等離子體共振的測量方法；為了進(jìn)一步改善測量的精度，論文還研究了外差干涉測量法，通過引入高精度的相位解調(diào)手段，檢測P光與S光之間的相位差提升厚度測量的精度。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。
在納米級薄膜的各項(xiàng)相關(guān)參數(shù)中，薄膜材料的厚度是薄膜設(shè)計(jì)和制備過程中重要的參量之一，具有決定薄膜性質(zhì)和性能的基本作用。然而，由于其極小尺寸及突出的表面效應(yīng)，使得對納米級薄膜的厚度準(zhǔn)確測量變得困難。經(jīng)過眾多科研技術(shù)人員的探索和研究，新的薄膜厚度測量理論和測量技術(shù)不斷涌現(xiàn)，測量方法從手動到自動、有損到無損不斷得到實(shí)現(xiàn)。對于不同性質(zhì)薄膜，其適用的厚度測量方案也不相同。針對納米級薄膜，應(yīng)用光學(xué)原理的測量技術(shù)。相比其他方法，光學(xué)測量方法具有精度高、速度快、無損測量等優(yōu)勢，成為主要檢測手段。其中代表性的測量方法有橢圓偏振法、干涉法、光譜法、棱鏡耦合法等?？偟膩碚f，白光干涉膜厚儀是一種應(yīng)用很廣的測量薄膜厚度的儀器。光干涉膜厚儀哪個品牌好
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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面和被測物體，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、速度快的測量方法。薄膜膜厚儀信賴推薦