短相干光干涉在晶體特性參數(shù)和微觀表面形貌測量中的應用研究.pdf

1、激光因其優(yōu)良的相干性廣泛地應用于干涉測量領(lǐng)域，然而其在測量過程中存在容易產(chǎn)生干擾條紋和干涉條紋級次不確定的問題。寬光譜光源，特別是白光，由于其相干長度很短，只有當兩束光的光程差很小時才能產(chǎn)生對比度良好的干涉條紋，因此不易產(chǎn)生干擾條紋；其干涉條紋具有特征明顯的零位，避免了條紋級次不確定的問題。此外，白光干涉還能提供豐富的色彩信息，測量手段也更為豐富。因此基于寬光譜光源干涉原理的測量技術(shù)越來越受到重視。本論文以寬光譜光源的干涉，主要是白光干

2、涉的原理為基礎(chǔ)，在雙折射晶體延遲量的測量、微觀表面輪廓的測量以及平行平板型光學材料的光學均勻性的測量這三個方面進行了應用研究。
　　 首先，將白光干涉應用于雙折射晶體延遲量的測量中。提出了一種基于白光干涉色的色調(diào)值測量雙折射晶體延遲量的方法。在白光正交偏振干涉系統(tǒng)中使用Soleil-Babinet補償器建立了不同延遲量和其對應的白光干涉色的色調(diào)值之間的定量關(guān)系，為確定Soleil-Babinet補償器的延遲量，提出了一種使用分光

3、光度計標定其延遲量的方法。根據(jù)建立的延遲量和色調(diào)值之間的定量關(guān)系，實現(xiàn)了利用色調(diào)值測量延遲量的目的。實驗測量了一零級全波片的延遲量，其結(jié)果564.9nm與使用光譜掃描法測得的結(jié)果565.2nm相吻合。此外，該方法還可用于解決光學玻璃內(nèi)應力的測量。
　　 將白光偏振干涉和邁克爾遜干涉儀相結(jié)合，提出了一種測量多級波片延遲量的方法。白光偏振干涉系統(tǒng)產(chǎn)生兩束振動方向相同的線偏光，它們進入邁克爾遜干涉儀后分別被兩干涉臂的平面鏡反射，在空間

4、形成三組白光干涉包絡(luò)，根據(jù)白光干涉包絡(luò)之間的光程差就可求得被測延遲量。實驗測量了一多級波片的延遲量，其結(jié)果2990.6nm與使用光譜掃描法測得的結(jié)果2992.8nm基本吻合。在此基礎(chǔ)上還實現(xiàn)了低級次波片延遲量和光學玻璃內(nèi)應力的測量。
　　 其次，研究了白光干涉在微觀表面形貌測量中的應用。為了測量臺階面和計算全息件的微觀表面形貌，在6JA干涉顯微鏡和金相顯微鏡的基礎(chǔ)上設(shè)計并構(gòu)建了Linnik型和Mirau型的白光干涉垂直掃描系統(tǒng)。

5、使用PZT推動被測樣品軸向掃描，利用空間頻域算法處理CCD采集的白光干涉信號，得到被測表面的形貌信息。實驗測量了臺階的高度和計算全息件的溝槽深度，結(jié)果與ZYGO NewView7200輪廓儀和Ambios TechnologyXP2探針式輪廓儀測量的結(jié)果基本吻合。
　　 最后，提出了一種基于短相干光干涉測量平行平板型光學材料的光學均勻性的方法。由于干擾條紋的產(chǎn)生，激光干涉難以測量平行平板型光學材料的光學均勻性。將相干長度較短的鈉