短相干光干涉在晶體特性參數(shù)和微觀表面形貌測(cè)量中的應(yīng)用研究.pdf

1、激光因其優(yōu)良的相干性廣泛地應(yīng)用于干涉測(cè)量領(lǐng)域，然而其在測(cè)量過(guò)程中存在容易產(chǎn)生干擾條紋和干涉條紋級(jí)次不確定的問(wèn)題。寬光譜光源，特別是白光，由于其相干長(zhǎng)度很短，只有當(dāng)兩束光的光程差很小時(shí)才能產(chǎn)生對(duì)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(jí)次不確定的問(wèn)題。此外，白光干涉還能提供豐富的色彩信息，測(cè)量手段也更為豐富。因此基于寬光譜光源干涉原理的測(cè)量技術(shù)越來(lái)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(cè)量、微觀表面輪廓的測(cè)量以及平行平板型光學(xué)材料的光學(xué)均勻性的測(cè)量這三個(gè)方面進(jìn)行了應(yīng)用研究。
　　 首先，將白光干涉應(yīng)用于雙折射晶體延遲量的測(cè)量中。提出了一種基于白光干涉色的色調(diào)值測(cè)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(bǔ)償器建立了不同延遲量和其對(duì)應(yīng)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(bǔ)償器的延遲量，提出了一種使用分光

3、光度計(jì)標(biāo)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(shí)現(xiàn)了利用色調(diào)值測(cè)量延遲量的目的。實(shí)驗(yàn)測(cè)量了一零級(jí)全波片的延遲量，其結(jié)果564.9nm與使用光譜掃描法測(cè)得的結(jié)果565.2nm相吻合。此外，該方法還可用于解決光學(xué)玻璃內(nèi)應(yīng)力的測(cè)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(cè)量多級(jí)波片延遲量的方法。白光偏振干涉系統(tǒng)產(chǎn)生兩束振動(dòng)方向相同的線偏光，它們進(jìn)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(cè)延遲量。實(shí)驗(yàn)測(cè)量了一多級(jí)波片的延遲量，其結(jié)果2990.6nm與使用光譜掃描法測(cè)得的結(jié)果2992.8nm基本吻合。在此基礎(chǔ)上還實(shí)現(xiàn)了低級(jí)次波片延遲量和光學(xué)玻璃內(nèi)應(yīng)力的測(cè)量。
　　 其次，研究了白光干涉在微觀表面形貌測(cè)量中的應(yīng)用。為了測(cè)量臺(tái)階面和計(jì)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(jì)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(dòng)被測(cè)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(hào)，得到被測(cè)表面的形貌信息。實(shí)驗(yàn)測(cè)量了臺(tái)階的高度和計(jì)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(cè)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(cè)量平行平板型光學(xué)材料的光學(xué)均勻性的方法。由于干擾條紋的產(chǎn)生，激光干涉難以測(cè)量平行平板型光學(xué)材料的光學(xué)均勻性。將相干長(zhǎng)度較短的鈉