[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

本發明涉及一種面陣點掃描分光白光干涉儀，SLD光源發射寬帶光譜，光依次通過隔離器、光纖耦合器，光纖端出射光經過準直器進行準直，被準直光入射到分光棱鏡，一束光反射經過第三透鏡聚焦到反射鏡作為參考臂，一束光入射到XY掃描振鏡，由掃描振鏡反射出具備一定視場角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。其中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；其可以高速、簡潔、高精度實現面陣掃描。

技術領域

本發明涉及光學儀器，具體涉及一種用于非接觸式測量的光學儀器，更涉及一種面陣點掃描分光白光干涉儀。

背景技術

白光掃描干涉技術利用白光做光源，其相干長度短，干涉條紋只出現在很小的范圍內，當光程差為零時，干涉信號出現最大值，該點就代表對應點的高度信息，能夠還原被測樣品的整體形貌。分光白光干涉儀作為白光干涉的一個重要方向，該技術主要利用光譜儀進行采集，將白光分光成不同波長，通過分析光譜信號確定表面形貌，相比傳統白光干涉技術不需要景深方向掃描，測量速度得到極大提升。該技術可以測量絕對距離、薄膜特性等。

傳統分光白光干涉儀每次只能測量一個點，需要高精度平臺的移動測量樣品表面全貌，高精度移動平臺價格昂貴且移動速度慢。而且現有技術分光部分采用45度柱形反射鏡，該反射鏡的使用對樣品臂產生一定的遮擋，容易導致樣品臂物鏡成像對比度下降；該反射鏡不易于機械結構裝調，結構調整架也會對樣品臂有一定遮擋，尤其當樣品表面反光較弱的情況下，很難產生有效的干涉條紋。而且現有技術中樣品物鏡和聚焦透鏡均是采用普通消色差物鏡。當樣品反射光為鏡面反射時，樣品物鏡不能接收到離軸視野下足夠多的反射光線，達不到探測效果；聚焦透鏡將光柵分光后光線聚焦到探測器，容易造成能量不均勻，對檢測結果誤判。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提出了一種高速、簡潔、高精度實現面陣掃描方案，具體提供了一種面陣點掃描分光白光干涉儀。

本發明提供一種面陣點掃描分光白光干涉儀。超輻射LED光源(SLD)發射寬帶光譜，光依次通過隔離器(防止光反射回SLD光源造成光源受到損害)、光纖耦合器，光纖端出射光經過準直器進行準直，被準直光入射到分光棱鏡，一束光反射經過第三透鏡聚焦到反射鏡作為參考臂，一束光入射到XY掃描振鏡，由掃描振鏡反射出具備一定視場角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。其中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。紅光LD可以輔助用戶觀測樣品臺實際掃描范圍。

具體地，本發明提供了一種面陣點掃描分光白光干涉儀，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。

優選地，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，經過第二透鏡的光匯聚到相機收集，所述相機將收集到的光傳輸至計算機。