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白光干涉光譜分析是目前白光干涉測(cè)量的一個(gè)重要方向，此項(xiàng)技術(shù)主要是利用光譜儀將對(duì)條紋的測(cè)量轉(zhuǎn)變成為對(duì)不同波長(zhǎng)光譜的測(cè)量。通過分析被測(cè)物體的光譜特性，就能夠得到相應(yīng)的長(zhǎng)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(cè)量效率，而且也減小了環(huán)境對(duì)它的影響。此項(xiàng)技術(shù)能夠測(cè)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鏡和被測(cè)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(cè)器，記錄頻域上的干涉信號(hào)。此光譜信號(hào)包含了被測(cè)表面的信息，如果此時(shí)被測(cè)物體是薄膜，則薄膜的厚度也包含在這光譜信號(hào)當(dāng)中。這樣就把白光干涉的精度和光譜測(cè)量的速度結(jié)合起來，形成了一種精度高而且速度快的測(cè)量方法。可測(cè)量大氣壓下薄膜厚度在1納米到1毫米之間。原裝膜厚儀推薦廠家

傅里葉變換是白光頻域解調(diào)方法中的一種低精度信號(hào)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(cè)物理量的信息。傅里葉變換解調(diào)方案的優(yōu)勢(shì)是解調(diào)速度快，受干擾信號(hào)影響較小，但精度不高。根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理FFT理論，若輸入光源波長(zhǎng)范圍為[λ1,λ2]，則所測(cè)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(chǎng)合。傅里葉變換白光干涉法是對(duì)傅里葉變換法的改進(jìn)。該方法總結(jié)起來是對(duì)采集到的光譜信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，然后濾波、提取主頻信號(hào)，接著進(jìn)行逆傅里葉變換、對(duì)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(cè)量精度比傅里葉變換方法更高。薄膜檢測(cè)膜厚儀Michelson干涉儀的光路長(zhǎng)度決定了儀器的精度。

薄膜干涉原理根據(jù)薄膜干涉原理…，當(dāng)波長(zhǎng)為^的單色光以人射角f從折射率為n．的介質(zhì)入射到折射率為n：、厚度為e的介質(zhì)膜面(見圖1)時(shí)，干涉明、暗紋條件為：

2e(n₂²一n₁²sin2i)1/2＋δ’=kλ，k=1,2,3,4,5...(1)

2e(n₂²一n₁²sin2i)1/2＋δ’=（2k＋1）λ/2，k=0，1,2,3,4...（2）

E式中k為干涉條紋級(jí)次；δ’為半波損失．

普通物理教材中討論薄膜干涉問題時(shí)，均近似地認(rèn)為，δ’是指入射光波在光疏介質(zhì)中前進(jìn)，遇到光密介質(zhì)i的界面時(shí)，在不超過臨界角的條件下，不論人射角的大小如何，在反射過程中都將產(chǎn)生半個(gè)波長(zhǎng)的損失(嚴(yán)格地說， 只在掠射和正射情況下反射光的振動(dòng)方向與入射光的振動(dòng)方向才幾乎相反)，故δ’是否存在決定于n1,n2,n3大小的比較。當(dāng)膜厚e一定，而入射角j可變時(shí)，干涉條紋級(jí)次^隨f而變，即同樣的人射角‘對(duì)應(yīng)同一級(jí)明紋(或暗紋)，叫等傾干涉，如以不同的入射角入射到平板介質(zhì)上．當(dāng)入射角￡一定，而膜厚?？勺儠r(shí)，干涉條紋級(jí)次隨。而變，即同樣的膜厚e對(duì)應(yīng)同一級(jí)明紋(或暗紋)。叫等厚干涉，如劈尖干涉和牛頓環(huán)．

通過白光干涉理論分析，詳細(xì)介紹了白光垂直掃描干涉技術(shù)和白光反射光譜技術(shù)的基本原理，并完成了應(yīng)用于測(cè)量靶丸殼層折射率和厚度分布實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)和搭建。該實(shí)驗(yàn)裝置由白光反射光譜探測(cè)模塊、靶丸吸附轉(zhuǎn)位模塊、三維運(yùn)動(dòng)模塊和氣浮隔震平臺(tái)等組成，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)靶丸的負(fù)壓吸附、靶丸位置的精密調(diào)整以及360°范圍的旋轉(zhuǎn)和特定角度下靶丸殼層白光反射光譜的測(cè)量。基于白光垂直掃描干涉和白光反射光譜的基本原理，提出了一種聯(lián)合使用的靶丸殼層折射率測(cè)量方法。該方法利用白光反射光譜測(cè)量靶丸殼層光學(xué)厚度，利用白光垂直掃描干涉技術(shù)測(cè)量光線通過靶丸殼層后的光程增量，從而可以計(jì)算得到靶丸的折射率和厚度數(shù)據(jù)。操作之前需要專業(yè)技能和經(jīng)驗(yàn)的培訓(xùn)和實(shí)踐。

白光反射光譜探測(cè)模塊中，入射光經(jīng)過分光鏡1分光后，一部分光照射到靶丸表面，靶丸殼層上、下表面的反射光經(jīng)物鏡、分光鏡1、聚焦透鏡、分光鏡2后，一部分光聚焦到光纖端面并到達(dá)光譜儀探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)了靶丸殼層白光干涉光譜的測(cè)量。另一部分光到達(dá)CCD探測(cè)器，獲得靶丸表面的光學(xué)圖像。靶丸吸附轉(zhuǎn)位模塊和三維運(yùn)動(dòng)模塊分別用于靶丸的吸附定位以及靶丸特定角度的轉(zhuǎn)位和靶丸位置的調(diào)整。在測(cè)量過程中，將靶丸放置于軸系吸嘴前端，通過微型真空泵將其吸附于吸嘴上；然后，移動(dòng)位移平臺(tái)，將靶丸移動(dòng)至CCD視場(chǎng)中心，Z向位移臺(tái)可調(diào)整視場(chǎng)清晰度；利用光譜儀探測(cè)靶丸殼層的白光反射光譜；靶丸在軸系的帶動(dòng)下，平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)到特定角度，為消除軸系回轉(zhuǎn)誤差所帶來的誤差，可通過調(diào)整調(diào)心結(jié)構(gòu)，使靶丸定點(diǎn)位于視場(chǎng)中心并采集其白光反射光譜。重復(fù)以上步驟，可實(shí)現(xiàn)靶丸特定位置或圓周輪廓白光反射光譜數(shù)據(jù)的測(cè)量。為減少外界干擾和震動(dòng)所引起的測(cè)量誤差，該裝置放置于氣浮平臺(tái)上，通過高性能的隔振效果，保證了測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定性。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。薄膜檢測(cè)膜厚儀

高精度的白光干涉膜厚儀通常采用Michelson干涉儀的結(jié)構(gòu)。原裝膜厚儀推薦廠家

光纖白光干涉測(cè)量使用的是寬譜光源。在選擇光源時(shí)，需要重點(diǎn)考慮光源的輸出光功率和中心波長(zhǎng)的穩(wěn)定性。由于本文所設(shè)計(jì)的解調(diào)系統(tǒng)是通過測(cè)量干涉峰值的中心波長(zhǎng)移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，因此光源中心波長(zhǎng)的穩(wěn)定性對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)產(chǎn)生很大的影響。實(shí)驗(yàn)中我們選擇使用由INPHENIX公司生產(chǎn)的SLED光源，相對(duì)于一般的寬帶光源具有輸出功率高、覆蓋光譜范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。該光源采用+5V的直流供電，標(biāo)定中心波長(zhǎng)為1550nm，且其輸出功率在一定范圍內(nèi)可調(diào)。驅(qū)動(dòng)電流可以達(dá)到600mA。原裝膜厚儀推薦廠家