白光干涉的相干原理早在1975年就已經(jīng)被提出，隨后于1976年在光纖通信領(lǐng)域中獲得了實現(xiàn)。1983年，BrianCulshaw的研究小組報道了白光干涉技術(shù)在光纖傳感領(lǐng)域中的應(yīng)用。隨后在1984年，報道了基于白光干涉原理的完整的位移傳感系統(tǒng)。該研究成果證明了白光干涉技術(shù)可以被用于測量能夠轉(zhuǎn)換成位移的物理參量。此后的幾年間，白光干涉應(yīng)用于溫度、壓力等的研究相繼被報道。自上世紀(jì)九十年代以來，白光干涉技術(shù)快速發(fā)展，提供了實現(xiàn)測量的更多的解決方案。近幾年以來，由于傳感器設(shè)計與研制的進(jìn)步，信號處理新方案的提出，以及傳感器的多路復(fù)用等技術(shù)的發(fā)展，使得白光干涉測量技術(shù)的發(fā)展更加迅***光干涉膜厚儀的工作原理是基于膜層與底材的反射率及其相位差，通過測量反射光的干涉來計算膜層厚度。小型膜厚儀產(chǎn)品原理
在納米級薄膜的各項相關(guān)參數(shù)中，薄膜材料的厚度是薄膜設(shè)計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。微米級膜厚儀技術(shù)隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，白光干涉膜厚儀的性能和功能將得到進(jìn)一步提高。
在對目前常用的白光干涉測量方案進(jìn)行比較研究后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩個干涉光束的光程差非常小導(dǎo)致干涉光譜只有一個峰時，基于相鄰干涉峰間距的解調(diào)方案不再適用。因此，我們提出了一種基于干涉光譜單峰值波長移動的測量方案，適用于極小光程差。這種方案利用干涉光譜的峰值波長會隨光程差變化而周期性地出現(xiàn)紅移和藍(lán)移，當(dāng)光程差在較小范圍內(nèi)變化時，峰值波長的移動與光程差成正比。我們在光纖白光干涉溫度傳感系統(tǒng)上驗證了這一測量方案，并成功測量出光纖端面半導(dǎo)體鍺薄膜的厚度。實驗表明，鍺膜厚度為一定值，與臺階儀測量結(jié)果存在差異是由于薄膜表面本身并不光滑，臺階儀的測量結(jié)果只能作為參考值。誤差主要來自光源的波長漂移和溫度誤差。
在初始相位為零的情況下，當(dāng)被測光與參考光之間的光程差為零時，光強(qiáng)度將達(dá)到最大值。為了探測兩個光束之間的零光程差位置，需要使用精密Z向運(yùn)動臺帶動干涉鏡頭作垂直掃描運(yùn)動，或移動載物臺。在垂直掃描過程中，可以用探測器記錄下干涉光強(qiáng)，得到白光干涉信號強(qiáng)度與Z向掃描位置（兩光束光程差）之間的變化曲線。通過干涉圖像序列中某波長處的白光信號強(qiáng)度隨光程差變化的示意圖，可以找到光強(qiáng)極大值位置，即為零光程差位置。通過精確確定零光程差位置，可以實現(xiàn)樣品表面相對位移的精密測量。同時，通過確定最大值對應(yīng)的Z向位置，也可以獲得被測樣品表面的三維高度。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。
傅里葉變換是白光頻域解調(diào)方法中一種低精度的信號解調(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，受干擾信號的影響較小。但是其測量精度較低。根據(jù)數(shù)字信號處理FFT（快速傅里葉變換）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)，所以此方法主要應(yīng)用于對解調(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)起來就是對采集到的光譜信號做傅里葉變換，然后濾波、提取主頻信號后進(jìn)行逆傅里葉變換，然后做對數(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)過實驗證明其測量精度比傅里葉變換高。廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、光學(xué)、電子、化學(xué)等領(lǐng)域，為研究和開發(fā)提供了有力的手段。薄膜干涉膜厚儀出廠價
操作需要一定的專業(yè)素養(yǎng)和經(jīng)驗，需要進(jìn)行充分的培訓(xùn)和實踐。小型膜厚儀產(chǎn)品原理
常用白光垂直掃描干涉系統(tǒng)的原理：入射的白光光束通過半反半透鏡進(jìn)入到顯微干涉物鏡后，被分光鏡分成兩部分，一個部分入射到固定參考鏡，一部分入射到樣品表面，當(dāng)參考鏡表面和樣品表面的反射光通過分光鏡后，再次匯聚發(fā)生干涉，干涉光通過透鏡后，利用電荷耦合器(CCD)可探測整個視場內(nèi)雙白光光束的干涉圖像。利用Z向精密位移臺帶動干涉鏡頭或樣品臺Z向掃描，可獲得一系列干涉圖像。根據(jù)干涉圖像序列中對應(yīng)點(diǎn)的光強(qiáng)隨光程差變化曲線，可得該點(diǎn)的Z向相對位移；然后，由CCD圖像中每個像素點(diǎn)光強(qiáng)最大值對應(yīng)的Z向位置獲得被測樣品表面的三維形貌。小型膜厚儀產(chǎn)品原理