[發明專利]基于正交色散譜域干涉儀的高精度間距測量系統和方法

有效

• 申請號: 201510063182.1
• 申請日: 2015-02-06
• 公開（公告）號: CN104655032B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發明（設計）人: 丁志華;鮑文;沈毅;陳志彥;趙晨;李鵬
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01B11/14
• 分類號: G01B11/14
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 杜軍

1.基于正交色散譜域干涉儀的高精度間距測量系統的測量方法，該方法所基于的裝置部分包括寬帶光源、光環行器、寬帶光纖耦合器、樣品臂、參考臂和探測臂；

其特征在于：所述的樣品臂包括第一光纖準直透鏡、第一聚焦透鏡、平面反射鏡和快速位移裝置；所述的參考臂包括第二光纖準直透鏡、第二聚焦透鏡和樣品；所述的探測臂包括第三光纖準直透鏡、柱面聚焦透鏡、虛像相控陣列、光柵、第三聚焦透鏡、面陣CCD或面陣CMOS；

寬帶光源出來的低相干光，經光環行器到寬帶光纖耦合器，其中一路光進入參考臂，另一路進入樣品臂；進入參考臂部分：經寬帶光纖耦合器分光后的光經第一光纖準直透鏡后，經第一聚焦透鏡照射到固定在快速位移裝置上的平面反射鏡，從平面反射鏡反射回來的光經由原路返回至寬帶光纖耦合器；進入樣品臂部分：經寬帶光纖耦合器分光后的光經第二光纖準直透鏡入射到第二聚焦透鏡后照射到樣品，從樣品反射回來的光經由原路返回至寬帶光纖耦合器；

從樣品臂和參考臂返回的兩路光在寬帶光纖耦合器中干涉后形成干涉光，經光環行器進入探測臂，由探測臂將干涉光分解為干涉光譜信號并探測；進入探測臂部分：干涉光經第三光纖準直透鏡，入射到柱面聚焦透鏡，出射光匯聚到虛像相控陣列前表面的入射窗，從虛像相控陣列的后表面出射，進行空間域上的第一級分光，再入射到光柵，在正交空間方向上進行第二級分光，經第三聚焦透鏡成像，采用面陣CCD或面陣CMOS進行探測；最后這些光譜信號轉變為電信號傳入計算機，并在計算機中實施傅立葉變換等算法處理重建樣品圖像；

其特征在于，該方法具體包括以下步驟：

步驟一：在參考臂中，把反射鏡固定在一個快速位移裝置上，在探測某一樣品時，控制快速位移裝置進行多次移動，從而獲得不同光程差下的多個干涉信號；

步驟二：在探測臂中，使用虛像相控陣列和光柵對干涉光進行正交色散分光；先用虛像相控陣列對干涉光進行第一次色散分光；再由光柵在正交方向上進行第二次分光，兩次分光后得到的高光譜分辨率的二維干涉光譜通過一個聚焦透鏡后被面陣CCD或面陣CMOS探測得到；

步驟三：對面陣CCD或面陣CMOS探測得到的某樣品的多個干涉光譜進行傅里葉變換，得到該樣品的多個信號，對這些信號中強度最強的信號峰進行帶通濾波處理并求取光譜相位，計算出這些干涉光譜之間的相位差，利用此相位差重構出復干涉光譜；對該復干涉光譜進行逆傅里葉變換即得到高保真的樣品信號；

步驟四：得到樣品信號后，提取出樣品各個界面的信號峰，求得每個獨立的信號峰光譜位相，對每個信號峰利用不同光譜通道的相位信息求得相應光程差，通過分析運算，對其進行最優平均以抑制系統噪聲，實現高精度的間距測量。