白光干涉在零光程差處 ,出現(xiàn)零級(jí)干涉條紋,隨著光程差的增加,光源譜寬范圍內(nèi)的每條譜線各自形成的干涉條紋之間互有偏移,疊加的整體效果使條紋對(duì)比度下降。測(cè)量精度高,可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量,采用白光干涉原理的測(cè)量系統(tǒng)的抗干擾能力強(qiáng),動(dòng)態(tài)范圍大,具有快速檢測(cè)和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。普通的激光干涉與白光干涉之間雖然有差別,但也有很多的共同之處??梢哉f,白光干涉實(shí)際上就是將白光看作一系列理想的單色光在時(shí)域上的相干疊加,在頻域上觀察到的就是不同波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的干涉光強(qiáng)變化曲線。這種膜厚儀可以測(cè)量大氣壓下 。國產(chǎn)膜厚儀
折射率分別為1.45和1.62的2塊玻璃板,使其一端相接觸,形成67的尖劈.將波長(zhǎng)為550nm的單色光垂直投射在劈上,并在上方觀察劈的干涉條紋,試求條紋間距。
我們可以分2種可能的情況來討論:
一般玻璃的厚度可估計(jì)為1mm的量級(jí),這個(gè)量級(jí)相對(duì)于光的波長(zhǎng)550nm而言,應(yīng)該算是膜厚e遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)^的厚玻璃了,所以光線通過上玻璃板時(shí)應(yīng)該無干涉現(xiàn)象,同理光線通過下玻璃板時(shí)也無干涉現(xiàn)象.空氣膜厚度因劈角很小而很薄,與波長(zhǎng)可比擬,所以光線通過空氣膜應(yīng)該有干涉現(xiàn)象,在空氣膜的下表面處有一半波損失,故光程差應(yīng)該為2n2e+λ/2.
(2)假設(shè)玻璃板厚度的量級(jí)與可見光波長(zhǎng)量級(jí)可比擬,當(dāng)單色光垂直投射在劈尖上時(shí),上玻璃板能滿足形成薄膜干涉的條件,其光程差為2n2e+λ/2,下玻璃板也能滿足形成薄膜于涉的條件,光程差為2n1h+λ/2,但由于玻璃板膜厚均勻,h不變,人射角i=儼也不變,故玻璃板形成的薄膜干涉為等傾又等厚干涉條紋,要么玻璃板全亮,要么全暗,它不會(huì)影響空氣劈尖干涉條紋的位置和條紋間距??諝馀飧缮婀獬滩钊詾?n2e+λ/2,但玻璃板會(huì)影響劈尖干涉條紋的亮度對(duì)比度. 薄膜干涉膜厚儀供應(yīng)鏈白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜的在線檢測(cè)和控制;
目前 ,應(yīng)用的顯微干涉方式主要有Mirau顯微干涉和Michelson顯微干涉兩張方式。在Mirau型顯微干涉結(jié)構(gòu),在該結(jié)構(gòu)中物鏡和被測(cè)樣品之間有兩塊平板,一個(gè)是涂覆有高反射膜的平板作為參考鏡,另一塊涂覆半透半反射膜的平板作為分光棱鏡,由于參考鏡位于物鏡和被測(cè)樣品之間,從而使物鏡外殼更加緊湊,工作距離相對(duì)而言短一些,其倍率一般為10-50倍,Mirau顯微干涉物鏡參考端使用與測(cè)量端相同顯微物鏡,因此沒有額外的光程差。是常用的方法之一。
白光干涉的相干原理早在1975年就被提出,并在1976年實(shí)現(xiàn)了在光纖通信領(lǐng)域中的應(yīng)用。1983年,Brian Culshaw的研究小組報(bào)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(bào)道了基于白光干涉原理的完整的位移傳感系統(tǒng)。這項(xiàng)研究成果證明了白光干涉技術(shù)可以用于測(cè)量能夠轉(zhuǎn)換成位移的物理參量。此后的幾年中,白光干涉技術(shù)應(yīng)用于溫度、壓力等的研究也相繼被報(bào)道。自上世紀(jì)90年代以來,白光干涉技術(shù)得到了快速發(fā)展,提供了更多實(shí)現(xiàn)測(cè)量的解決方案。近年來,由于傳感器設(shè)計(jì)和研制的進(jìn)步,信號(hào)處理的新方案提出,以及傳感器的多路復(fù)用等技術(shù)的發(fā)展,使白光干涉測(cè)量技術(shù)的發(fā)展更加迅速??梢耘浜喜煌能浖M(jìn)行分析和數(shù)據(jù)處理,例如建立數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等 。
在對(duì)目前常用的白光干涉測(cè)量方案進(jìn)行比較研究后發(fā)現(xiàn),當(dāng)兩個(gè)干涉光束的光程差非常小導(dǎo)致干涉光譜只有一個(gè)峰時(shí),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(zhǎng)移動(dòng)的測(cè)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(zhǎng)會(huì)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(shí),峰值波長(zhǎng)的移動(dòng)與光程差成正比。我們?cè)诠饫w白光干涉溫度傳感系統(tǒng)上驗(yàn)證了這一測(cè)量方案,并成功測(cè)量出光纖端面半導(dǎo)體鍺薄膜的厚度。實(shí)驗(yàn)表明,鍺膜厚度為一定值,與臺(tái)階儀測(cè)量結(jié)果存在差異是由于薄膜表面本身并不光滑,臺(tái)階儀的測(cè)量結(jié)果只能作為參考值。誤差主要來自光源的波長(zhǎng)漂移和溫度誤差??傊坠飧缮婺ず駜x是一種應(yīng)用很廣的測(cè)量薄膜厚度的儀器。高精度膜厚儀大概價(jià)格多少
通過測(cè)量反射光的干涉來計(jì)算膜層厚度,利用膜層與底材的反射率和相位差來實(shí)現(xiàn)測(cè)量。國產(chǎn)膜厚儀
Michelson干涉物鏡,準(zhǔn)直透鏡將白光縮束準(zhǔn)直后垂直照射到待測(cè)晶圓上,反射光之間相互發(fā)生干涉,經(jīng)準(zhǔn)直鏡后干涉光強(qiáng)進(jìn)入光纖耦合單元,完成干涉部分。光纖傳輸?shù)母缮嫘盘?hào)進(jìn)入光譜儀,計(jì)算機(jī)定時(shí)從光譜儀中采集光譜信號(hào),獲取諸如光強(qiáng)、反射率等信息,計(jì)算機(jī)對(duì)這些信息進(jìn)行信號(hào)處理,濾除高頻噪聲信息,然后對(duì)光譜信息進(jìn)行歸一化處理,利用峰值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)值,計(jì)算晶圓膜厚。光源采用氙燈光源,選擇氙燈作為光源具有以下優(yōu)點(diǎn):氙燈均為連續(xù)光譜,且光譜分布幾乎與燈輸入功率變化無關(guān),在壽命期內(nèi)光譜能量分布也幾乎不變;氙燈的光、電參數(shù)一致性好,工作狀態(tài)受外界條件變化的影響?。浑療艟哂休^高的電光轉(zhuǎn)換效率,可以輸出高能量的平行光等。國產(chǎn)膜厚儀