基于激光外差干涉术的薄膜厚度测量方法

针对光学薄膜厚度测量困难问题，提出了一种基于激光外差干涉术的薄膜厚度测量方法。采用经典迈克尔逊干涉光路，利用外差干涉原理将薄膜厚度差转换为光程差，以精密位移平台为扫描机构实现薄膜厚度的逐行扫描测量。测量系统在恒温实验条件下20 min内的漂移不超过8 nm，测量结果平均差小于1 nm，通过与椭圆偏振仪的测量结果比较，测量差值为12.97 nm，表明了该方法的可行性。     

基于白光干涉的光学薄膜物理厚度测量方法

设计了一套利用白光干涉理论测量薄膜厚度的系统,主要包括迈克耳孙白光于涉系统和光纤光谱仪.对干涉信号进行频域分析,结合拟合测试与理论能量曲线的方法并选择合适的目标函数,进一步精确反演得到待测薄膜样品的物理厚度,使用上述方法对多组不同厚度的薄膜样品进行计算,并对结果进行了详细的精度及误差分析.将本实验装置测试所得到的数据与传统的光度法相比较,结果表明使用该测试方法测量光学薄膜物理厚度的误差可以小于1 nm.与传统的光度法和椭偏法相比,提供了一种测量光学薄膜厚度的较为简单、快速的解决方案,同时保证了较高的精度.     

基于FFT的薄膜厚度干涉测量新方法

在研究二维FFT法进行干涉测试基本原理的基础上,提出一种基于二维FFT的薄膜厚度测量新方法。利用搭建的泰曼-格林型干涉系统,用CCD接收、采集卡采集,可获得被测膜层的干涉条纹图像。编制算法处理软件,可实现对干涉条纹图中薄膜边缘识别、区域延拓、滤波、波面统一等的处理,从而获得带有薄膜信息的面形分布,实现对薄膜样片厚度的自动化测量。研究结果表明：所测薄膜厚度的峰谷值为0．2562,均方根值为0．068λ,说明采用基于FFT的薄膜厚度干涉测量新方法测量薄膜厚度具有较高的精度。     

偏振相位偏移电子散斑干涉术及其应用于变形测量

本文叙述了一种用于测量漫射表面变形的使用偏振相位偏移技术的电子散斑干涉术.由于采用共光路光学相位偏移技术,因而具有较高的稳定性;用计算机图像处理可精确地获得相位图;用去包裹技术(unwrapping)可直接得到表面变形的精确数据.     

基于低通滤波的相位掩模干涉图相位解调方法

传统的四步相移算法在分析相位掩模干涉图时存在相移值误差、分辨力降低和相干噪声等不足,从而影响了动态干涉仪的性能。为了提高相位掩模干涉图的分析精度,提出了一种基于低通滤波的相位解调方法。该方法根据相位掩模引入相位的空间频率远大于被测相位空间频率的最大值,采用低通滤波的方法提取相位信息。数值分析结果表明,该方法的精度高于传统四步相移算法。分析干涉图的信噪比,合理选择低通滤波器,可进一步提高相位解调的精度。     

基于低通滤波的相位掩模干涉图相位解调方法

 传统的四步相移算法在分析相位掩模干涉图时存在相移值误差、分辨力降低和相干噪声等不足,从而影响了动态干涉仪的性能。为了提高相位掩模干涉图的分析精度,提出了一种基于低通滤波的相位解调方法。该方法根据相位掩模引入相位的空间频率远大于被测相位空间频率的最大值,采用低通滤波的方法提取相位信息。数值分析结果表明,该方法的精度高于传统四步相移算法。分析干涉图的信噪比,合理选择低通滤波器,可进一步提高相位解调的精度。     

迈克尔逊干涉测薄膜厚度

在利用迈克尔逊干涉测量薄膜厚度的实验装置中加入了压力传感器。该设计光路可以在无需已知薄膜透射率、折射率等物理参数的情况下,测得薄膜厚度,而且基本消除了外界挤压对薄膜厚度造成的误差影响。     

应用等色干涉测定薄膜厚度

本文报导应用等色干涉原理测定单层镀膜层光学厚度的方法及测量结果分析。此方法无需破坏待测薄膜,测量简便、准确。     

发生薄膜干涉的厚度要求

人教社全日制普通高级中学教科书《物理·必修加选修》第三册第二十章第一节是"光的干涉".教材在讲到薄膜干涉的应用时有这样一段话:"光的干涉现象在技术中有重要应用.例如,在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时,可以用干涉法检查平面的平整程度.如图1(a)所示,在被测平面上放一     

反射干涉光谱法测量固体薄膜的光学常数和厚度

本文报道一种简单的方法,从平原介质薄膜的反射干涉光谱来计算薄膜的光学常数和厚度。当一束光照射在基板上的介质膜上时,由于膜上下界面反射光的相干,会使反射光谱的曲线有一定的波动。我们对反射相干光谱进行理论分析,给出计算公式,从测量曲线中的实验值得出薄膜的光学常数ｎ、ｋ以及厚度等参数。此种方法简单可行,而且易于编程处理。     

Full-field refractive index measurement with simultaneous phase-shift interferometry

Using the phenomenon of total internal reflection and a beam splitting device, a technique of simultaneous phase-shift interferometry is proposed for measuring the full-field refractive index. Because this method applies a beam splitting device that mimics the characteristics of beam splitting and phase modulation, four interferemetric images of various phase distributions can be simultaneously captured. Therefore, this setup can avoid errors caused by non-simultaneous capturing of images and offers the benefits of high stability, ease of operation, and real-time measurement. Furthermore, using the phenomenon of total internal reflection, the phase difference between p- and s-polarized light varies considerably with the refractive index of a tested specimen. This can substantially increase the measurement resolution. The feasibility of this method is verified using an experiment, and the measurement resolution can be higher than 3.65 × 10⁻⁴ RIU.     

一种监控膜厚的新算法

光学薄膜的光学特性与其每一膜层的厚度密切相关,为了制备出符合要求的光学薄膜产品,在制备过程中必须监控膜厚。光学薄膜实时监控精度决定了所镀制的光学薄膜的厚度精度。针对光电极值法极值点附近监控精度低、无法精确监控非规整膜系的缺陷,提出了新的光学薄膜膜厚监控算法。该算法通过数学运算,使得光学薄膜的光学厚度与透射率呈线性关系,并且有效地消除光源波动、传输噪声等共模干扰的影响,算法精度可控制在2%以内。     

移相干涉测量术及其应用

为了对移相式数字干涉仪在光学元件测量中的应用有全面了解，介绍了移相干涉术的基本原理。结合激光数字波面干涉仪，阐述移相干涉术的四步重叠平均算法、压电晶体移相器(PZT)的结构、3 PZT的组合方法、移相器的标定误差和非线性误差的校正方法、波面相位解包的自适应种子算法、波面相位的评价指标等内容。结合移相数字波面干涉仪，叙述了移相干涉测量技术在普通光学元件、红外光学元件、大口径光学元件、非球面光学元件等测量中的应用并指出了应用过程中的注意事项。最后明确指出光干涉技术正沿着高相位分辨率、高空间分辨率、宽波段和瞬态高速测量的方向发展，并将会在瞬态波前测量、微机械的微结构动态分析等方面有着越来越广泛的应用。     

宽光谱膜厚监控系统中光谱实时测量技术研究

 在宽光谱膜厚监控系统中,利用光栅光谱仪分光,线阵CCD接收,完成光谱的一次性快速扫描来控制膜层厚度,达到实时监控的要求。而系统光谱扫描的准确性,直接影响膜厚实时监控的有效性。为了得到准确的光谱信息,首先确定CCD像素和光波波长的对应关系,基于特征谱线的离散关系,采用最小二乘拟合法建立了光谱标定函数,经实验,标定波长均方根误差为0.037 nm;对于CCD实时输出的光谱监控信号,利用小波阈值优化算法抑制信号中的随机噪声,保留了光谱信号的细节成分,峰值误差的最大值为1.0%,峰位误差的最大值为0.3%,满足了监控中光谱分辨率的要求。     

Error-Compensating Phase Measuring Algorithms in a Fizeau Inter ferometer

In phase-shifting Fizeau interferometers, nonlinear motion of the phase shifter and multiple-beam interference are the most common sources of systematic errors affecting high-precision phase measurement. A new class of algorithms with extended compensating capability for these errors is proposed. Measurement errors for the new algorithms and two groups of conventional algorithms: discrete Fourier algorithms and the Schwider-Larkin-Hibino algorithms are estimated as a function of the number of sampled images when these systematic error sources are equally dominant. It is shown that the conventional phase-measuring algorithms produce significant errors when the reflectivity of the testing surface exceeds ten percent. Also, these algorithms have an optimum number of samples at around seven with which the residual errors become minimum. The new class of algorithms shows a substantial reduction of the residual errors when the number of samples exceeds ten. There is no optimum number of samples for the new algorithms. For fewer than six samples, discrete Fourier algorithms which have no error-compensating capability for the nonlinearity of phase modulation give a minimum error.     

Film thickness measurement with white light fringes

A method is described of measuring the thickness of thin films by using white light fringes obtained in a double pass Michelson interferometer. The method is suitable for the determination of thickness ranging from 15 nm to 2500 nm.     

干涉条纹图像处理的相位解包新方法

干涉图的处理是光干涉计量中的关键技术.采用泰曼一格林型干涉系统,建立被测物与干涉相位之间的数学模型,通过MATLAB软件,实现对被测参数的自动化测量.基于二维快速傅里叶方法的基本原理,提出一种新的相位解包算法--菱形种子算法,通过识别1个种子点,然后依次向相邻4点扩展,再把这4个点作为第二批种子点,依次向各自的4点邻域扩展,以菱形轨迹遍历所有的有效信息点,以到达整幅图像相位解包的目的.采用该算法测量薄膜样片的厚度,测试结果与ZYGO测试结果比较,PV误差为0.036 4λ,RMS最大误差为0.003λ,证明该算法虽然处理的是单幅干涉图,但可以得到高精度的相位分布.     

Tilt-insensitive film thickness measurement using a double twin-path interferometer

A lock-in amplifier detection method for measuring the film thickness on a flat substrate has been developed by using a common-path interferometer. The signal due to the film thickness has been obtained without it being affected by the tilting of the substrate. The sensitivity was better than 0.5 nm.     

白光干涉测量超薄透明电极ITO薄膜的厚度

随着平板显示技术的发展,透明电极ITO膜的厚度越来越薄。为了测试这种极薄的ITO膜,本文通过改进已有的频域分析算法,以便测试膜厚在20~150 nm之间的ITO膜。与现有算法相比,该算法有效改进了各个波长的位相解析精度。实验结果表明,待测透明电极薄膜的厚度为90~104 nm,其结果和标定值一致,证明了该算法能够测量膜厚小于100 nm的透明电极ITO薄膜。     

宽带膜厚实时监控过程中膜层折射率的确定方法

为了准确计算出镀膜过程中每层膜的折射率，介绍了实时监控过程中确定膜层折射率的2种方法：一种是由实测的透射比光谱直接反算出膜层的折射率；另一种是用最小二乘法的优化算法实时拟合折射率。试验结果表明：在线反算适合单点监控，所得折射率误差小于2%。然而在实际镀膜过程中,由于宽带内膜层参数误差较大,一般大于25%。为此，采用最小二乘法拟合，即在整个宽光谱范围内采集每个波长点的信息，所得结果误差很小，一般都在2％～5%之间,有时可达到10%,在很大程度上提高了实际镀膜时膜厚监控的精度。