[發(fā)明專利]基于光學(xué)頻率梳的多層結(jié)構(gòu)材料特性測量裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110430745.1
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113189019B
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 元晉鵬;汪麗蓉;高薇
• 申請（專利權(quán)）人: 山西大學(xué)
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25;G01N21/45;G01B11/06
• 代理公司: 太原晉科知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 趙江艷

1.一種基于光學(xué)頻率梳的多層結(jié)構(gòu)材料特性測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、將光學(xué)頻率梳（1）發(fā)出的光分為兩束，使其中一束經(jīng)參考光路后入射至第二分光元件，另一束經(jīng)測量光路后入射至第二分光元件，經(jīng)第二分光元件后兩束光重合并發(fā)生干涉后入射至光譜儀，通過光譜儀接收第一干涉信號；

S2、將待測樣品放入測量光路，通過光譜儀接收第二干涉信號；

S3、對第一干涉信號和第二干涉信號分別進行快速傅里葉變換得到第一傅里葉變換光譜圖和第二傅里葉變換光譜圖；

S4、根據(jù)第二傅里葉變換光譜圖峰數(shù)量確定材料層數(shù)，同時獲取第一傅里葉變換光譜圖和第二傅里葉光譜圖中各個峰的展開相位，并根據(jù)各個峰的展開相位的斜率計算對應(yīng)的光程差值；

S5、根據(jù)各個光程差值，計算材料各層厚度及折射率；

當(dāng)材料層數(shù)n＞1層時，所述步驟S3還包括以下步驟：

將待測樣品不同部位放入光路中，重復(fù)步驟S2和步驟S3，得到樣品層數(shù)為1,2,……n-1層的部位的第二干涉信號和第二傅里葉變換光譜圖；

當(dāng)材料層數(shù)為單層時，對應(yīng)的單層第二傅里葉變換光譜圖中，從左到右的光譜峰分別對應(yīng)的光程差為OPD₃(1)，OPD₂(1)；

單層材料層厚度T₁的計算公式為：T₁=OPD₁-OPD₃ (1)+OPD₂(1)/2；

單層材料折射率N₁的計算公式為：N₁=OPD₂ (1)/2T₁；

其中OPD₁表示第一傅里葉變換光譜圖中的光譜峰對應(yīng)的光程差；

當(dāng)材料層數(shù)為兩層時，對應(yīng)的雙層第二傅里葉變換光譜圖中，從左到右分別對應(yīng)光程差OPD₂(2)，OPD₃(2)，OPD_2-1(2)；

第二層材料厚度T₂的計算公式為：T₂=OPD₁(2)- OPD₃(2)+OPD₂(2) /2-T₁；

第二層材料折射率N₂的計算公式為：N₂=(OPD₂ (2)-2N₁T₁)/2T₂；

當(dāng)材料層數(shù)為三層時，對應(yīng)的三層第二傅里葉變換光譜圖中，從左到右分別對應(yīng)光程差OPD₂(3)，OPD₃(3)，OPD_2-2(3)，OPD_2-1(3)；

第三層材料的厚度T₃的計算公式為：T₂=OPD₁(3)- OPD₃(3)+OPD₂(3) /2-T₁-T₂；

第三層材料折射率N₂的計算公式為：N₂=(OPD₂ (3)-2N₁T₁-2N₂T₃)/2T₃。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光學(xué)頻率梳的多層結(jié)構(gòu)材料特性測量方法，其特征在于，所述步驟S3中，材料層數(shù)n=N-1，其中N表示傅里葉變換光譜圖中的峰數(shù)量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光學(xué)頻率梳的多層結(jié)構(gòu)材料特性測量方法，其特征在于，所述步驟S4中，各個峰對應(yīng)的光程差值的計算公式為：

；

其中，c表示光速，表示展開相位的斜率，其中φ表示相位，f表示頻率。