大视场白光干涉测量系统及性能研究 被引量：1

1

作者 刘涛 王智彬 +9 位作者 胡佳琪 何耀楠 景炜昌 陈恩静 周文龙 于国明 杨宁 赵迪 张国锋 杨树明 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期129-141,共13页

基于国产化的2倍迈克尔逊型干涉物镜组,优选配置0.5倍适配镜,对白光LED照明光源进行带通滤波参数的仿真估算和实验性能比较,构建了整套大视场白光干涉精密测量装置系统并进行了实验测试,通过白光干涉轴向响应实验曲线确定了中心波长。... 基于国产化的2倍迈克尔逊型干涉物镜组,优选配置0.5倍适配镜,对白光LED照明光源进行带通滤波参数的仿真估算和实验性能比较,构建了整套大视场白光干涉精密测量装置系统并进行了实验测试,通过白光干涉轴向响应实验曲线确定了中心波长。实验结果表明:通过光谱滤波获得了较为理想的白光干涉轴向响应曲线;系统的水平最大视场达到了14 mm;高度为2.04μm和20.43μm的标准台阶样品的测量结果分别为2.05μm和20.47μm,10次测量重复精度(标准差)分别为12 nm和16 nm。对粗糙度样板、微机电系统传感结构和半导体晶圆膜层进行了实测,表明所研制的系统装置在三维光学无损精密检测领域的应用具有可行性。 展开更多

关键词 白光干涉 三维测量 大视场 滤波 半导体检测

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白光干涉测量超薄透明电极ITO薄膜的厚度 被引量：5

2

作者 陈凯 雷枫 伊藤雅英 《中国光学》 EI CAS CSCD 2015年第4期567-573,共7页

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... 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。 展开更多

关键词 白光干涉 频域分析 测量 厚度 透明电极

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超精密表面形貌光学测量系统 被引量：4

3

作者 邵杨锋 傅云霞 +3 位作者 雷李华 李源 蔡潇雨 李东升 《微纳电子技术》 北大核心 2016年第10期679-684,690,共7页

为了解决实际测量中单一测量方法存在的局限性,结合白光干涉测量技术与共聚焦测量技术,通过紧凑型部分共光路结构原则,设计并搭建了一套超精密表面形貌光学测量系统,实现微纳米几何形貌的三维重构与测量。基于C#语言与DirectX11开发组件... 为了解决实际测量中单一测量方法存在的局限性,结合白光干涉测量技术与共聚焦测量技术,通过紧凑型部分共光路结构原则,设计并搭建了一套超精密表面形貌光学测量系统,实现微纳米几何形貌的三维重构与测量。基于C#语言与DirectX11开发组件,开发了上位机执行软件,实现了两种光学测量模式下硬件的协调控制及纳米标准样板表面形貌的三维重构。对台阶高度标定值为(98.8±0.6)nm的台阶标准样板进行测量,实验表明:用白光干涉测量模式和共聚焦测量模式分别实现了对台阶样板的大范围快速测量和小范围精密测量,10次测量的平均值分别为100.5和99.8 nm,标准差均小于2 nm,说明该系统能较好地满足微纳器件超精密表面形貌测量的要求。 展开更多

关键词 白光干涉测量 共聚焦测量 协调控制 三维重构 表面形貌测量

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基于损伤程度量化评估的光学薄膜元件激光损伤阈值测量方法

4

作者 辛磊 杨忠明 +1 位作者 孟君 刘兆军 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期193-202,共10页

光学薄膜元件是高功率激光器中的关键器件,其抗激光损伤的能力对整个激光系统的运行至关重要。精确测量薄膜元件激光诱导损伤阈值对提升激光器使用寿命与出光效率有着重要意义。提出一种新型激光损伤程度量化评估法,该方法对薄膜元件在... 光学薄膜元件是高功率激光器中的关键器件,其抗激光损伤的能力对整个激光系统的运行至关重要。精确测量薄膜元件激光诱导损伤阈值对提升激光器使用寿命与出光效率有着重要意义。提出一种新型激光损伤程度量化评估法,该方法对薄膜元件在不同能量密度下的激光损伤程度量化分析,通过损伤趋势拟合,评估激光损伤阈值。对激光损伤区域的量化采用图像超分辨白光显微干涉测量法,可实现纳米量级测量精度。通过仿真验证该测量方法可实现纳米量级损伤结构的三维重构,重构损伤区域误差小于0.01%。在实验部分,以激光谐振腔镜及窗口片为测试样品,无需大量重复性激光损伤实验,基于单片样品在一组不同能量密度激光束照射下产生的单次损伤结果实现测量,结果数据与S-on-1方法吻合,偏差小于0.5 J/cm^(2),两个样品多次测量结果的标准差分别为0.361 J/cm^(2)和0.064 J/cm^(2)。 展开更多

关键词 光学薄膜元件 激光诱导损伤 损伤阈值测量 白光干涉技术 三维形貌测量

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白光干涉谱数据处理的新方法 被引量：1

5

作者 张秀达 严惠民 +2 位作者 杜艳丽 聂永军 施柏煊 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期93-96,共4页

提出了一种基于动态均值滤波、二次曲线法解调和拟合法求光程差的数据处理新方法。与传统的算法比较,动态均值滤波避免了耗时的快速傅立叶变换,二次曲线法解调有更好的解调精度,拟合法求光程差可去除噪音较大的数据。新算法有快速、可... 提出了一种基于动态均值滤波、二次曲线法解调和拟合法求光程差的数据处理新方法。与传统的算法比较,动态均值滤波避免了耗时的快速傅立叶变换,二次曲线法解调有更好的解调精度,拟合法求光程差可去除噪音较大的数据。新算法有快速、可使用的测量范围大和抗干扰能力强的优点。新方法可适用的白光干涉谱数据距离范围为 10μm 到 100μm。在样品上采集到的白光干涉谱数据的对比度约为 0.06、信噪比约为 18dB。用新方法和传统方法分别对这些数据进行了处理。新方法处理结果的短期数据方差小于 10nm,精度比常用方法好 4 倍。 展开更多

关键词 白光干涉术 干涉谱 距离测量 信噪比 数据处理

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全视场外差白光干涉测量技术 被引量：3

6

作者 汝洪武 吴玲玲 +1 位作者 张文喜 李杨 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期75-82,共8页

为了解决传统白光干涉测量技术中对线性位移机构的位移精度要求过高的问题,本文提出了一种全视场外差白光干涉测量技术。该技术主要通过使用存在差频的白光干涉信号作为光源来实现在大扫描步长和低扫描精度条件下相干峰位置的高精度检... 为了解决传统白光干涉测量技术中对线性位移机构的位移精度要求过高的问题,本文提出了一种全视场外差白光干涉测量技术。该技术主要通过使用存在差频的白光干涉信号作为光源来实现在大扫描步长和低扫描精度条件下相干峰位置的高精度检测。本文首先建立了白光外差干涉的数学模型,再根据数学模型提供的光强信号特性提出了整体系统设计方案,然后对测量方案的可行性进行了实验验证。最后针对多种误差对算法计算精度的影响进行了理论分析和数据对比。误差分析的结果表明:白光外差干涉测量技术提供更高的测量精度和更好的抗干扰性能,有效地降低了传统白光干涉测量对线性位移机构精度的严苛依赖,为光学自由曲面检测技术提供了更多的可选解决方案。 展开更多

关键词 外差干涉测量 白光干涉测量 干涉测量算法

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白光相移干涉中频谱对测量精度的影响

7

作者 夏立峰 周明宝 《光电工程》 CAS CSCD 2000年第3期4-7,共4页

在相移干涉中有时采用白光干涉来扩大深度测量范围 ,白光光源的使用 ,缩短了光束的相干长度 ,降低了测量精度。本文从干涉理论出发推导了白光相移干涉法测量三维表面形貌的计算公式 ,通过数值积分的方法分析了干涉光频谱对测量精度的影... 在相移干涉中有时采用白光干涉来扩大深度测量范围 ,白光光源的使用 ,缩短了光束的相干长度 ,降低了测量精度。本文从干涉理论出发推导了白光相移干涉法测量三维表面形貌的计算公式 ,通过数值积分的方法分析了干涉光频谱对测量精度的影响。分析表明 ,在白光相移干涉测量中表面形貌的测量精度与中心波长和频谱宽度有关 ,白光频谱越宽 ,测量精度越低 ,中心波长越大 ,测量精度越高。 展开更多

关键词 白光干涉术 频谱 测量精度

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白光干涉测量控制系统的集成化设计 被引量：1

8

作者 周勇 蔡潇雨 魏佳斯 《半导体技术》 CAS 北大核心 2021年第9期739-743,共5页

微纳技术的发展带动了微纳米检测计量仪器的发展,微纳米测量仪器的智能化、集成化和小型化是仪器研发中的共性问题。在白光干涉测量系统中,设计了基于STM32处理器的控制系统,该系统将原本分立的光源控制、相机控制和样品台控制等控制模... 微纳技术的发展带动了微纳米检测计量仪器的发展,微纳米测量仪器的智能化、集成化和小型化是仪器研发中的共性问题。在白光干涉测量系统中,设计了基于STM32处理器的控制系统,该系统将原本分立的光源控制、相机控制和样品台控制等控制模块集成构建于一台控制器。针对白光干涉测量系统的控制需求设计开发了驱动电路、通信电路、光源控制电路和相机触发电路等。设计优化了信号同步、光源控制策略,从而提高了扫描同步性和测量稳定性。控制系统的集成化设计有效提高了光学三维轮廓仪的小型化和集成性,降低了仪器的制造和维护成本。 展开更多

关键词 白光干涉法 控制系统 集成化设计 STM32处理器 微纳测量

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基于主成分分析的白光干涉微观形貌测量算法

9

作者 陈浩博 张力伟 +3 位作者 孙文卿 陈宝华 曹召良 吴泉英 《中国光学（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期637-644,共8页

为了解决白光干涉相位求解问题,实现微观形貌的高度测量,提出了基于主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)的白光干涉(White Light Interferometry,WLI)微观形貌测量算法。通过搭建的白光干涉显微系统采集多幅干涉图,将其重构... 为了解决白光干涉相位求解问题,实现微观形貌的高度测量,提出了基于主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)的白光干涉(White Light Interferometry,WLI)微观形貌测量算法。通过搭建的白光干涉显微系统采集多幅干涉图,将其重构成向量形式。在一组干涉图中,用时间平均值来估计背景照明,消除背景光成分。然后,通过矩阵运算得到代表原始数据的特征值及其特征向量。最后,通过反正切函数计算物体的包裹相位分布。实验结果表明,本文所提方法对于标定高度为956.05 nm的台阶测量结果为953.66 nm,且可以获得与迭代算法近似的解,而本文所提方法与迭代算法相比,处理速度提高了2个数量级。利用本文方法分析了表面粗糙度为0.025μm样块的干涉条纹。结果显示:计算得到的表面粗糙度均值为24.83 nm,标准差为0.3831 nm。本文提出的方法解决了单色光干涉测量中的不足,还具有计算简单、速度快及精度高等优势。 展开更多

关键词 光学测量 白光干涉 主成分分析 微观形貌测量

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白光轴向色差技术用于材料动态损伤测量

10

作者 彭辉 李平 +2 位作者 裴晓阳 贺红亮 祁美兰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期3008-3014,共7页

实验研究了轴向色差测试技术用于动态损伤样品截面形貌测量的可行性,对材料动态损伤的损伤程度进行了高精度的表征与量化。首先,采用基于白光轴向色差的表面轮廓测试技术,对动态冲击实验"软回收"得到的样品截面进行测量;然后... 实验研究了轴向色差测试技术用于动态损伤样品截面形貌测量的可行性,对材料动态损伤的损伤程度进行了高精度的表征与量化。首先,采用基于白光轴向色差的表面轮廓测试技术,对动态冲击实验"软回收"得到的样品截面进行测量;然后,对测试数据进行重构,获得了样品截面二维图像和表面三维轮廓形貌。最后,针对该测试方法获得的数据建立了损伤计算方法,并利用该方法计算了材料的损伤量。结果表明:该技术能对样品截面进行大范围连续测量(6.9mm×9.999mm),获得样品截面清晰的三维形貌,并且将损伤度曲线的分辨率提高到3m。得到的结果显示:基于白光轴向色差的测试技术能实现材料动态损伤的大范围、高精度连续测量,测试工作量小,计算损伤的方法简单,能有效地提高损伤度曲线的分辨率。 展开更多

关键词 白光干涉术 表面轮廓测量 轴向色差 动态损伤材料 量化分析

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高精度动态白光干涉测量方法 被引量：7

11

作者 毕书贤 段明亮 +2 位作者 宗毅 于彩芸 李建欣 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期69-77,共9页

白光干涉测量技术具有精度高和非接触式测量的优点,是超精密加工领域中的一项重要测量手段。针对白光干涉测量技术容易受环境振动影响的问题,提出了一种动态垂直扫描干涉测量方法(DVSI)。该方法将白光干涉光路分为两个成像通道,得到与... 白光干涉测量技术具有精度高和非接触式测量的优点,是超精密加工领域中的一项重要测量手段。针对白光干涉测量技术容易受环境振动影响的问题,提出了一种动态垂直扫描干涉测量方法(DVSI)。该方法将白光干涉光路分为两个成像通道,得到与白光干涉图同步移相的准单色光干涉图。通过相位-倾斜迭代方法(PTI)对准单色光干涉图进行处理得到实际的移相扫描位置,对白光干涉信号进行相干峰位置的定位,并计算出粗糙的形貌分布,之后利用局部最小二乘方法(LLS)计算出精细的相位分布,将粗糙形貌以及精细相位相结合来复原出待测件的三维形貌。本研究通过数值仿真和实验对比对该方法进行了验证,结果表明本方法具有较好的抗振性能。 展开更多

关键词 测量 白光干涉 抗振动测量 相位-倾斜迭代 局部最小二乘

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扫描白光干涉测量技术的算法比较 被引量：4

12

作者 田爱玲 王春慧 +2 位作者 蒋庄德 王红军 刘丙才 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第S1期74-76,79,共4页

干涉条纹零光程差位置的确定是扫描白光干涉测量的关键技术之一。介绍了扫描白光干涉法测量物体轮廓的原理,讨论了确定白光干涉条纹零级条纹位置的几种方法,并对随机生成的表面进行了大量的数字模拟测量和分析比较,得出了各种算法对测... 干涉条纹零光程差位置的确定是扫描白光干涉测量的关键技术之一。介绍了扫描白光干涉法测量物体轮廓的原理,讨论了确定白光干涉条纹零级条纹位置的几种方法,并对随机生成的表面进行了大量的数字模拟测量和分析比较,得出了各种算法对测量准确度的影响。研究结果对白光干涉的应用研究提供了可靠的理论根据。 展开更多

关键词 白光干涉 轮廓测量 零光程差 数字模拟

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基于波数域相位补偿的白光干涉测量 被引量：4

13

作者 罗松杰 陈子阳 +1 位作者 丁攀峰 蒲继雄 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期78-86,共9页

白光扫描干涉测量中,频域分析(FDA)方法通过波数域的相位解包裹和线性拟合得到斜率来计算物体表面形貌,干涉仪中的振动噪声和背景噪声会给斜率测量带来误差,从而影响FDA方法的测量精度。研究发现,波数域相位线性拟合后的常数项能够有效... 白光扫描干涉测量中,频域分析(FDA)方法通过波数域的相位解包裹和线性拟合得到斜率来计算物体表面形貌,干涉仪中的振动噪声和背景噪声会给斜率测量带来误差,从而影响FDA方法的测量精度。研究发现,波数域相位线性拟合后的常数项能够有效补偿噪声对FDA方法的影响,波数域相位补偿(PCWD)方法通过对波数域的线性相位作傅里叶逆变换,得到空域的振幅和相位分布,以距离振幅最高点最近的相位零点测量光滑反射镜表面形貌。仿真结果表明:存在振动噪声时,PCWD方法有90%的概率补偿FDA测量结果中平均8.9 nm的误差,也有10%的概率给FDA测量结果额外引入平均1.9 nm的误差;存在背景噪声时,FDA与PCWD方法的平均测量误差分别为4.5 nm和0.6 nm。实验结果表明:FDA方法测量的反射镜表面结构的起伏小于25 nm,重复率为7.4 nm;PCWD方法测量的反射镜表面结构的起伏小于4 nm,重复率为1.1 nm。综上所述,PCWD方法在FDA方法的基础上进一步提升了测量精度。 展开更多

关键词 测量 白光干涉 表面检测 相位补偿 噪声抑制

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基于白光干涉技术的表面微观形貌测量方法

14

作者 李铭聪 刘盼 史建华 《计量与测试技术》 2024年第9期109-111,114,共4页

本文从测量原理和技术特性的角度出发,分析了扫描显微镜法、光学干涉法、激光散射法和共焦显微法等非接触测量方法的适用范围。同时,根据白光干涉法的干涉特性和工作原理,研究了其常用的信号处理算法、数据处理和参数评定过程,并对表面... 本文从测量原理和技术特性的角度出发,分析了扫描显微镜法、光学干涉法、激光散射法和共焦显微法等非接触测量方法的适用范围。同时,根据白光干涉法的干涉特性和工作原理,研究了其常用的信号处理算法、数据处理和参数评定过程,并对表面三维微观形貌、表面粗糙度、划痕深度进行测量与评价。实验证明:该方法在表面三维微观形貌精确测量中具有显著优势,且精度较高,可为其质量评定提供技术支撑。 展开更多

关键词 白光干涉技术 非接触测量 表面三维微观形貌 数据处理 参数评定

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