[發明專利]一種面陣點掃描分光白光干涉儀

有效

• 申請號: 202011148967.6
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112325765B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 趙效楠;王毅;彭思龍;汪雪林;顧慶毅;王一潔
• 申請（專利權）人: 蘇州中科全象智能科技有限公司;蘇州中科行智智能科技有限公司
• 主分類號: G01B9/02015
• 分類號: G01B9/02015
• 代理公司: 北京精金石知識產權代理有限公司 11470
• 代理人: 楊蘭蘭

1.一種面陣點掃描分光白光干涉儀，其特征在于，包括光源部分、隔離器、耦合器組件、接收端、準直器、分光棱鏡、參考臂和樣品臂；光源部分包括SLD光源，所述SLD光源出口端與隔離器入口端連接，所述隔離器出口端與所述耦合器組件連接，所述耦合器組件與接收端連接，所述耦合器組件與所述準直器連接，所述準直器與所述分光棱鏡連接，所述分光棱鏡一端與所述參考臂連接，另一端與所述樣品臂連接；所述參考臂包括第三透鏡和反射鏡，所述樣品臂包括XY掃描振鏡、第四透鏡和樣品臺，所述樣品臺上放置有樣品，所述XY掃描振鏡放置在第四透鏡的物方焦平面位置，使得第四透鏡聚焦光線為像方遠心光路；

所述SLD光源發射寬帶光譜，寬帶光譜依次通過隔離器、耦合器組件，耦合器組件出口端出射光經過準直器進行準直，被準直光入射到分光棱鏡，一部分光束反射經過第三透鏡聚焦到反射鏡作為參考臂，另一部分光束入射到XY掃描振鏡，由XY掃描振鏡反射出的光線入射到第四透鏡，由第四透鏡聚焦到樣品實現面陣掃描；

所述接收端包括第一透鏡、光柵、第二透鏡、相機和計算機，所述耦合器組件與所述第一透鏡連接，所述第一透鏡出口端與所述光柵連接，所述光柵與所述第二透鏡入口端連接，所述第二透鏡與所述相機連接，所述相機與所述計算機連接，所述耦合器組件出口端出射光經過第一透鏡，經過第一透鏡的光入射至光柵，經過光柵分光后，入射至第二透鏡，第二透鏡采用遠心光路設計，經過第二透鏡的光均勻匯聚到相機收集，所述相機將收集到的光傳輸至計算機；

第一透鏡和第二透鏡包括透鏡L1、透鏡L2、透鏡L3、透鏡L4和透鏡L5；透鏡L1、透鏡L2、透鏡L3、透鏡L4和透鏡L5依次排列；其中，透鏡L1為具有正光焦度的透鏡，用于消除球差；透鏡L2為具有負光焦度的第二透鏡，用于消除球差、彗差和色差；透鏡L3為具有正光焦度的透鏡，用于消除倍率色差；透鏡L4和透鏡L5為具有正光焦度的透鏡，透鏡L4和透鏡L5用于消除畸變和場曲；

第四透鏡包括L41透鏡、L42透鏡、L43透鏡，L41透鏡、L42透鏡、L43透鏡依次排列設置，其中L41透鏡為具有正光焦度的透鏡，用于消除球差、彗差；L42透鏡為具有負光焦度的透鏡，用于消除球差、彗差和色差；L43透鏡L3為具有正光焦度的透鏡，用于消除畸變。

2.如權利要求1所述的面陣點掃描分光白光干涉儀，其特征在于，所述耦合器組件包括第一耦合器和第二耦合器，所述隔離器出口端與第一耦合器連接，所述第一耦合器與所述第二耦合器連接，所述第二耦合器出口端與準直器連接，經過第一耦合器耦合的光入射至第一透鏡。

3.如權利要求2所述的面陣點掃描分光白光干涉儀，其特征在于，所述第一耦合器和第二耦合器為X型單模光纖耦合器，光纖數值孔徑0.13，芯徑為5um，分光比為50：50。

4.如權利要求1所述的面陣點掃描分光白光干涉儀，其特征在于，所述光源部分包括紅光LD，用于輔助用戶觀測樣品臺實際掃描范圍，紅光LD通過耦合器組件，發散光束經過準直器準直，透過分光棱鏡，由XY掃描振鏡掃描經過第四透鏡聚焦于樣品。

5.如權利要求1所述的面陣點掃描分光白光干涉儀，其特征在于，所述第三透鏡為焦距50mm的消色差透鏡；反射鏡鍍近紅外高反射膜，反射率99.5％，所述第四透鏡的視場角為28度，焦距為82.3mm，入瞳直徑為5mm，掃描視野范圍為面陣28.2*28.2mm，景深為1mm。

6.一種面陣點掃描分光白光干涉方法，使用如權利要求1-5任一項所述的面陣點掃描分光白光干涉儀，包括如下步驟：

S1：SLD光源發出高亮度寬帶光源，經過耦合器傳播；

S2：耦合器出射端為發散光束，經過準直器準直；

S3：準直器準直光束傳播至分光棱鏡；

S4：被分光棱鏡反射的一部分光束經過參考臂，具體為經過第三透鏡聚焦到反射鏡；

S5：被分光棱鏡透射的另一部分光束經過XY掃描振鏡，經過第四透鏡聚焦到樣品表面；

S6：經參考臂和樣品臂反射回來的光，傳回至第一透鏡；

S7：第一透鏡將返回光準直入射至光柵，經光柵分光后，由第二透鏡聚焦。