干涉測量法是基于光的干涉原理實現(xiàn)對薄膜厚度測量的光學方法，是一種高精度的測量技術。采用光學干涉原理的測量系統(tǒng)一般具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強，使用范圍廣等優(yōu)點。對于大多數(shù)的干涉測量任務，都是通過薄膜表面和基底表面之間產(chǎn)生的干涉條紋的形狀和分布規(guī)律，來研究干涉裝置中待測物理量引入的光程差或者是位相差的變化，從而達到測量目的。光學干涉測量方法的測量精度可達到甚至優(yōu)于納米量級，而利用外差干涉進行測量，其精度甚至可以達到10-3nm量級。根據(jù)所使用光源的不同，干涉測量方法又可以分為激光干涉測量和白光干涉測量兩大類。激光干涉測量的分辨率更高，但是不能實現(xiàn)對靜態(tài)信號的測量，只能測量輸出信號的變化量或者是連續(xù)信號的變化，即只能實現(xiàn)相對測量。而白光干涉是通過對干涉信號中心條紋的有效識別來實現(xiàn)對物理量的測量，是一種測量方式，在薄膜厚度的測量中得到了廣泛的應用。隨著技術的進步和應用領域的拓展，白光干涉膜厚儀的性能和功能將不斷提升和擴展。膜厚儀廠家供應

在對目前常用的白光干涉測量方案進行比較研究后發(fā)現(xiàn)，當兩個干涉光束的光程差非常小導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)紅移和藍移，當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。白光干涉膜厚儀膜厚儀的干涉測量能力較高，可以提供精確和可信的膜層厚度測量結(jié)果。

在激光慣性約束聚變（ICF）物理實驗中，靶丸殼層折射率、厚度以及其分布參數(shù)是非常關鍵的參數(shù)。因此，實現(xiàn)對靶丸殼層折射率、厚度及其分布的精密測量對精密ICF物理實驗研究非常重要。由于靶丸尺寸微小、結(jié)構(gòu)特殊、測量精度要求高，因此如何實現(xiàn)對靶丸殼層折射率及其厚度分布的精密測量是靶參數(shù)測量技術研究中的重要內(nèi)容。本文針對這一需求，開展了基于白光干涉技術的靶丸殼層折射率及厚度分布測量技術研究。精確測量靶丸殼層折射率、厚度及其分布是激光慣性約束聚變中至關重要的，對于ICF物理實驗的研究至關重要。由于靶丸特殊的結(jié)構(gòu)和微小的尺寸，以及測量的高精度要求，如何實現(xiàn)靶丸殼層折射率及其厚度分布的精密測量是靶參數(shù)測量技術研究中的重要目標。本文就此需求開展了基于白光干涉技術的靶丸殼層折射率及厚度分布測量技術的研究。

該文主要研究了以半導體鍺和貴金屬金兩種材料為對象，實現(xiàn)納米級薄膜厚度準確測量的可行性，主要涉及三種方法，分別是白光干涉法、表面等離子體共振法和外差干涉法。由于不同材料薄膜的特性不同，所適用的測量方法也不同。對于折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的半導體鍺膜，選擇采用白光干涉的測量方法；而對于厚度更薄的金膜，其折射率為復數(shù)，且能夠激發(fā)表面等離子體效應，因此采用基于表面等離子體共振的測量方法。為了進一步提高測量精度，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)手段并檢測P光和S光之間的相位差來提高厚度測量的精度。這種膜厚儀可以測量大氣壓下，1 nm到1mm范圍內(nèi)的薄膜厚度。

白光干涉時域解調(diào)方案需要借助機械掃描部件帶動干涉儀的反射鏡移動，補償光程差，實現(xiàn)對信號的解調(diào)。光纖白光干涉儀的兩輸出臂分別作為參考臂和測量臂，作用是將待測的物理量轉(zhuǎn)換為干涉儀兩臂的光程差變化。測量臂因待測物理量而增加了一個未知的光程，參考臂則通過移動反射鏡來實現(xiàn)對測量臂引入的光程差的補償。當干涉儀兩臂光程差ΔL=0時，即兩干涉光束為等光程的時候，出現(xiàn)干涉極大值，可以觀察到中心零級干涉條紋，而這一現(xiàn)象與外界的干擾因素無關，因而可據(jù)此得到待測物理量的值。干擾輸出信號強度的因素包括：入射光功率、光纖的傳輸損耗、各端面的反射等。外界環(huán)境的擾動會影響輸出信號的強度，但是對零級干涉條紋的位置不會產(chǎn)生影響。它可測量大氣壓下1納米到1毫米范圍內(nèi)的薄膜厚度。膜厚儀誠信企業(yè)推薦

白光干涉膜厚儀的應用非常廣，特別是在半導體、光學、電子和化學等領域。膜厚儀廠家供應

由于不同性質(zhì)和形態(tài)的薄膜對測量量程和精度的需求不相同，因此多種測量方法各有優(yōu)缺點，難以籠統(tǒng)評估。測量特點總結(jié)如表1-1所示，針對薄膜厚度不同，適用的測量方法分別為橢圓偏振法、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為適用；而對于小于200nm的薄膜，橢圓偏振法結(jié)果更可靠，因為透過率曲線缺少峰谷值。光學薄膜厚度測量方案目前主要集中于測量透明或半透明薄膜。通過使用不同的解調(diào)技術處理白光干涉的圖樣，可以得到待測薄膜厚度。本章詳細研究了白光干涉測量技術的常用解調(diào)方案、解調(diào)原理及其局限性，并得出了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。在此基礎上，提出了一種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。膜厚儀廠家供應