标签: 白光干涉

Twyman-Green型干涉（泰曼-格林干涉）的测量原理基于光的干涉现象，特别是相干光的叠加原理。以下是对其测量原理的详细解释： 一、基本原理 当两束相干光波在空间某点相遇时，它们会相互叠加并产生干涉现象。干涉图样的特点是明暗相间的干涉条纹，这些条纹的间距和强度取决于光的波长和光束之间的相位差。 二、干涉仪结构 泰曼-格林干涉仪通常由以下主要部分组成： 光源：一般采用单色光源，如激光，以确保发出的光是单色光，从而进行精确的波长测量和干涉图样观察。 分束器：是干涉仪的核心部件之一，用于将入射光束分为两束相干光束。分束器通常采用半透半反镜或双折射晶体制成。 参考臂和测量臂：被分束器分开的两束相干光束分别进入参考臂和测量臂。参考臂通常包含一段已知的路径长度，用于提供稳定的参考光波；测量臂则与被测物体相互作用，其光程长度会发生变化，这是由于被测物体对光的折射、衍射或散射作用造成的。 检测器：用于检测干涉图样，并将干涉信号转化为电信号输出，以便进行后续的数据处理和分析。 三、测量原理 相位差与干涉图样：当两束光在干涉点相遇时，如果它们的相位差是波长的整数倍，则会产生加强干涉，表现为亮条纹；如果相位差是半波长的奇数倍，则会产生削弱干涉，表现为暗条纹。通过观察干涉图样，可以分析被测物体的特性，如折射率、厚度等。 测量过程：在测量过程中，激光首先经过分束器分成两束光线，一束光线经过参考镜反射后再次回到分束器，另一束光线则经过被测物体后也回到分束器。当两束光线再次相遇时，它们会发生干涉现象，并在检测器上形成干涉图样。通过处理和分析干涉图样中的明暗条纹及其变化，可以计算出被测物体的表面形貌、薄膜厚度等参数。 四、应用 泰曼-格林干涉仪在科学研究、工业制造和质量控制等领域具有广泛的应用价值。例如，在科学研究中，它可用于研究物体表面形貌的微小变化，如微米级别的表面粗糙度、纳米级别的表面平整度等；在工业制造领域，它可用于薄膜厚度的测量，如光学薄膜、电镀薄膜等；在质量控制方面，它可用于产品的检测和评估，如电子元件的制造、光学元件的加工等。 综上所述，Twyman-Green型干涉（泰曼-格林干涉）的测量原理基于光的干涉现象和相干光的叠加原理。通过分析和处理干涉图样中的明暗条纹及其变化，可以实现对被测物体表面形貌、薄膜厚度等参数的精确测量。 TopMap Micro View白光干涉3D轮廓仪 一款可以“实时”动态/静态 微纳级3D轮廓测量的白光干涉仪 1)一改传统白光干涉操作复杂的问题，实现一键智能聚焦扫描，亚纳米精度下实现卓越的重复性表现。 2)系统集成CST连续扫描技术，Z向测量范围高达100mm，不受物镜放大倍率的影响的高精度垂直分辨率，为复杂形貌测量提供全面解决方案。 3）可搭载多普勒激光测振系统，实现实现“动态”3D轮廓测量。 实际案例 1，优于1nm分辨率，轻松测量硅片表面粗糙度测量，Ra=0.7nm 2，毫米级视野，实现5nm-有机油膜厚度扫描 3，卓越的“高深宽比”测量能力，实现光刻图形凹槽深度和开口宽度测量。

激光面型干涉仪和白光干涉仪都是基于干涉原理的光学测量仪器，但它们在光源、干涉条纹、测量范围、稳定性以及应用领域等方面存在显著的差异。以下是对这两种仪器的详细比较： 一、光源 激光面型干涉仪：通常采用单频、稳定输出的激光器作为光源，如氦氖激光器，提供连续且波长已知的激光束。 白光干涉仪：使用白色光源，白光属于多色光，具有连续的光谱。 二、干涉条纹 激光面型干涉仪：由于激光的单色性好，相干性强，因此干涉时主要形成黑白的干涉条纹。 白光干涉仪：由于光源包含多种波长的光波，干涉时会形成彩色的干涉条纹。 三、测量范围与精度 激光面型干涉仪：激光具有高强度和相干性好的特点，因此激光面型干涉仪可以用于高精度的微小尺寸测量，如纳米级的薄膜厚度测量和平面度测量。 白光干涉仪：白光干涉仪则更加适合于表面形貌的大范围测量，如飞机发动机叶片的表面形貌测量、飞机机身的表面平整度检测等。同时，白光干涉仪也能提供较高的测量精度，但相对于激光面型干涉仪，其测量范围更广。 四、稳定性 激光面型干涉仪：激光干涉仪在干涉时需要保持激光光源的稳定性，以保证干涉条纹的清晰度。因此，激光面型干涉仪对光源的稳定性要求较高。 白光干涉仪：相对于激光面型干涉仪，白光干涉仪对光源的稳定性要求不那么严格。 五、应用领域 激光面型干涉仪：主要用于光学元件和平面的平面度、平整度、厚度、微小位移等精密几何参数的测量。广泛应用于光学元件制造业、精密机械加工、半导体工业、航空航天等领域。 白光干涉仪：除了可以用于测量物体表面形貌、薄膜厚度等参数外，还可以用于材料科学、生物医学等领域的研究。如细胞及组织的三维重建、血液流动速度的测量等。 综上所述，激光面型干涉仪和白光干涉仪在光源、干涉条纹、测量范围与精度、稳定性以及应用领域等方面存在显著差异。选择哪种仪器取决于具体的测量需求和应用场景。 TopMap Micro View白光干涉3D轮廓仪 一款可以“实时”动态/静态 微纳级3D轮廓测量的白光干涉仪 1)一改传统白光干涉操作复杂的问题，实现一键智能聚焦扫描，亚纳米精度下实现卓越的重复性表现。 2)系统集成CST连续扫描技术，Z向测量范围高达100mm，不受物镜放大倍率的影响的高精度垂直分辨率，为复杂形貌测量提供全面解决方案。 3）可搭载多普勒激光测振系统，实现实现“动态”3D轮廓测量。 实际案例 1，优于1nm分辨率，轻松测量硅片表面粗糙度测量，Ra=0.7nm 2，毫米级视野，实现5nm-有机油膜厚度扫描 3，卓越的“高深宽比”测量能力，实现光刻图形凹槽深度和开口宽度测量。

除了迈克尔逊干涉和Linnik型干涉外，常见的干涉设计还有多种，以下是一些主要的类型： 马赫-增德尔（Mach-Zehnder）干涉： 原理：通过分束器将一束光分成两束，这两束光分别在不同的路径中传播，然后再通过另一个分束器重新组合。由于两束光在传播过程中可能经历不同的光程，因此会产生干涉现象。 应用：马赫-增德尔干涉仪常用于透射样本的测量，如生物样本、全息术等。 法布里-珀罗（Fabry-Perot）干涉： 原理：当一束光在两个平行且部分透射的反射面之间多次反射和透射时，会形成多束相干光波的叠加，从而产生干涉现象。 应用：法布里-珀罗干涉仪常用于测量光波长、光学元件的厚度和折射率等。 萨格纳克（Sagnac）干涉： 原理：当一束光在环形路径上反射后，会形成两个相反方向的干涉。干涉光强取决于光波的波长和环形路径的长度。 应用：萨格纳克干涉仪常用于测量旋转速率，是光纤陀螺仪的核心部件，广泛应用于民用、军用飞机以及导弹导航等领域。 Mirau干涉： 特点：Mirau干涉仪通常具有一个物镜和一个参考镜，它们共同构成一个干涉系统。物镜用于聚焦被测物体表面的反射光，而参考镜则提供一个稳定的参考光波。 应用：Mirau干涉仪常用于表面形貌的测量，如光学元件的表面质量、薄膜的厚度和均匀性等。 外差干涉： 原理：外差干涉是一种利用多普勒移频效应使光的频率发生轻微改变，再与原来频率的光相干，从而得到的差频干涉光拍信号的技术。 应用：外差干涉技术具有测量精度高、抗干扰能力强等优点，常用于震动测量、面型测量等高精度测量领域。 白光干涉： 原理：白光干涉是利用白光作为光源进行干涉测量的技术。由于白光包含多种波长的光波，因此干涉条纹会呈现出彩色。通过分析干涉条纹的颜色和形状，可以获取被测物体的表面形貌和位移信息。 应用：白光干涉技术具有非接触式测量、测量范围广、测量精度高等优点，常用于光学元件的检测、表面粗糙度的测量以及三维形貌的重建等领域。 综上所述，干涉技术具有广泛的应用领域和重要的研究价值。不同类型的干涉设计具有不同的原理和特点，适用于不同的测量需求和场景。 TopMap Micro View白光干涉3D轮廓仪 一款可以“实时”动态/静态 微纳级3D轮廓测量的白光干涉仪 1)一改传统白光干涉操作复杂的问题，实现一键智能聚焦扫描，亚纳米精度下实现卓越的重复性表现。 2)系统集成CST连续扫描技术，Z向测量范围高达100mm，不受物镜放大倍率的影响的高精度垂直分辨率，为复杂形貌测量提供全面解决方案。 3）可搭载多普勒激光测振系统，实现实现“动态”3D轮廓测量。 实际案例 1，优于1nm分辨率，轻松测量硅片表面粗糙度测量，Ra=0.7nm 2，毫米级视野，实现5nm-有机油膜厚度扫描 3，卓越的“高深宽比”测量能力，实现光刻图形凹槽深度和开口宽度测量。

零差式激光干涉技术是在经典迈克尔逊干涉原理的基础上发展起来的一种高精度测量技术。以下是对这一技术的详细介绍： 一、经典迈克尔逊干涉原理 迈克尔逊干涉仪是一种利用分振幅法产生双光束以实现干涉的光学仪器，它是最著名的干涉仪之一，为光学干涉测量中各类干涉仪的原型。其原理主要是利用两束相干光波在空间某点相遇时相互叠加，形成稳定的明暗相间的干涉条纹，当被测物体发生移动时，会引起干涉条纹的移动，从而可以测量物体的微小位移。 二、零差式激光干涉技术的出现与发展 零差式激光干涉技术是在经典迈克尔逊干涉原理的基础上，结合激光技术而发展起来的一种高精度测量技术。它采用稳频激光器发出的单色激光作为光源，通过干涉仪产生两束相干光波，一束作为参考光波，另一束作为测量光波。当测量光波的光程发生变化时，会引起干涉条纹的移动，从而可以测量物体的位移或形变。 三、零差式激光干涉技术的特点 高精度：由于激光具有极好的单色性和相干性，因此零差式激光干涉技术可以实现极高的测量精度。 非接触式测量：该技术采用光学方法进行测量，无需与被测物体直接接触，避免了接触式测量可能带来的误差和损伤。 动态响应快：激光干涉仪能够实时响应被测物体的变化，实现动态测量。 测量范围广：通过调整干涉仪的结构和参数，可以适应不同测量范围的需求。 四、零差式激光干涉技术的应用 零差式激光干涉技术具有广泛的应用领域，包括但不限于： 机床精度检测与校准：用于测量机床各轴线性运动的位移、角度等参数，帮助调试和校准机床的加工精度。 精密加工工艺监测：实时监测机床在加工过程中工件表面的动态位移和直线度等参数，评估加工质量和稳定性。 光学元件检测：用于检测透镜、棱镜等光学元件的形状、曲率半径等参数。 位移传感器检定：利用激光干涉原理制作的高精度位移传感器，可用于各种位移测量场合。 五、总结 零差式激光干涉技术是在经典迈克尔逊干涉原理的基础上发展起来的一种高精度测量技术。它采用激光作为光源，具有非接触式测量、高精度、动态响应快等优点，在机床精度检测、精密加工工艺监测、光学元件检测以及位移传感器检定等领域具有广泛的应用前景。随着激光技术的不断发展和完善，零差式激光干涉技术将在更多领域发挥重要作用。 TopMap Micro View白光干涉3D轮廓仪 一款可以“实时”动态/静态 微纳级3D轮廓测量的白光干涉仪 1)一改传统白光干涉操作复杂的问题，实现一键智能聚焦扫描，亚纳米精度下实现卓越的重复性表现。 2)系统集成CST连续扫描技术，Z向测量范围高达100mm，不受物镜放大倍率的影响的高精度垂直分辨率，为复杂形貌测量提供全面解决方案。 3）可搭载多普勒激光测振系统，实现实现“动态”3D轮廓测量。 实际案例 1，优于1nm分辨率，轻松测量硅片表面粗糙度测量，Ra=0.7nm 2，毫米级视野，实现5nm-有机油膜厚度扫描 3，卓越的“高深宽比”测量能力，实现光刻图形凹槽深度和开口宽度测量。

外差式激光干涉和零差式激光干涉是两种不同的激光干涉测量技术，它们在工作原理、特点和应用方面存在显著的差异。以下是对这两种技术的详细比较： 一、工作原理 外差式激光干涉 外差式激光干涉仪又称双频干涉仪或交流干涉仪，其工作原理是利用两种不同频率的单色光作为测量光束和参考光束。 通过光电探测器的混频，输出差频信号，从而实现对被测物体的精确测量。 零差式激光干涉 零差式激光干涉仪是一种最简单的位移测量干涉仪。 其工作原理是通过测量稳频激光器发出的光束在测量镜沿光轴方向移动时两束光的光程差变化，从而得到测量镜的位移变化量。 二、特点 外差式激光干涉 高分辨率：由于物体变化所产生的多普勒频移信息载于稳定的差频上，因此光电探测时避过了激光器的低频噪声和半导体器件的噪声区，提高了光电信号的信噪比，使得测量分辨率大幅提高。 宽动态范围：外差激光干涉仪可以在光强衰减较大的情况下仍能正常工作，因此适用于较长距离的测量。 抗振动能力强：外差式激光干涉仪可以通过消除环境振动对测量结果的影响，使其具有更高的测量精度和稳定性。 适用于连续变化过程测量：外差激光干涉仪可以直接从输出频率相对于差频的增减判别运动的方向，因此适用于测量物体的连续变化过程，如随机振动波形、气流扰动等。 零差式激光干涉 结构简单：零差激光干涉仪的结构相对简单，易于实现和维护。 对光强衰减敏感：零差式激光干涉仪对光强衰减较为敏感，因此更适用于短距离的测量场景。 测量精度和动态范围有限：由于其测量精度和动态范围相对有限，零差激光干涉仪在高精度和复杂测量领域的应用受到一定限制。 三、应用 外差式激光干涉 外差式激光干涉仪在制造、检测等领域有广泛应用，例如检测微机械系统（MEMS）的力学特性和生物医学器械的机械性能，研究材料的弹性性质和形变行为（如纳米材料、多层薄膜和生物材料等），以及监测机械设备的振动状态和结构变形（如铁路桥梁、汽车零部件等）。 零差式激光干涉 尽管零差式激光干涉仪在高精度和复杂测量领域的应用受到一定限制，但在某些短距离、简单结构的测量需求中，零差激光干涉仪仍然可能更为合适。 综上所述，外差式激光干涉和零差式激光干涉在工作原理、特点和应用方面存在显著差异。在选择使用哪种干涉仪时，需要根据具体的测量需求和应用场景进行综合考虑。 TopMap Micro View白光干涉3D轮廓仪 一款可以“实时”动态/静态 微纳级3D轮廓测量的白光干涉仪 1)一改传统白光干涉操作复杂的问题，实现一键智能聚焦扫描，亚纳米精度下实现卓越的重复性表现。 2)系统集成CST连续扫描技术，Z向测量范围高达100mm，不受物镜放大倍率的影响的高精度垂直分辨率，为复杂形貌测量提供全面解决方案。 3）可搭载多普勒激光测振系统，实现实现“动态”3D轮廓测量。 实际案例 1，优于1nm分辨率，轻松测量硅片表面粗糙度测量，Ra=0.7nm 2，毫米级视野，实现5nm-有机油膜厚度扫描 3，卓越的“高深宽比”测量能力，实现光刻图形凹槽深度和开口宽度测量。