白光干涉仪是干什么的？
干涉仪是利用干涉原理测量光程之差从而测定有关物理量的光学仪器。两束相干光间光程差的任何变化会非常灵敏地导致干涉条纹的移动，而某一束相干光的光程变化是由它所通过的几何路程或介质折射率的变化引起，所以通过干涉条纹的移动变化可测量几何长度或折射率的微小改变量，从而测得与此有关的其他物理量。测量精度决定于测量光程差的精度，干涉条纹每移动一个条纹间距，光程差就改变一个波长(～10-7米)，所以干涉仪是以光波波长为单位测量光程差的，其测量精度之高是任何其他测量方法所无法比拟的。
SuperView W1白光干涉仪结合精密Z向扫描模块、3D建模算法等对器件表面进行非接触式扫描并建立表面3D图像，通过系统软件对器件表面3 D图像进行数据处理与分析，并获取反映器件表面质量的2D、3D参数，从而实现器件表面形貌3D测量的光学检测仪器。
SuperView W1白光干涉仪可广泛应用于半导体制造及封装工艺检测、3 C电子玻璃屏及其精密配件、光学加工、微纳材料及制造、汽车零部件、ME MS器件等超精密加工行业及航空航天、国防军工、科研院所等领域中，可对各种产品、部件和材料表面的平面度、粗糙度、波纹度、面形轮廓、表面缺陷、磨损情况、腐蚀情况、孔隙间隙、台阶高度、弯曲变形情况、加工情
况等表面形貌特征进行测量和分析。
实验3.14 迈克尔逊干涉仪的调整与使用 实验简介 迈克尔逊干涉仪是一种分振幅的双光束干涉测量仪器，是美国科学家迈克尔逊（A.A.Michelson）于1881年设计制造的一种精密干涉测量仪器，可用于测量光波波长、折射率、物体的厚度及微小长度变化等，其精度可与光的波长比拟。 迈克尔逊干涉仪在历史发展史上起了很大的作用，迈克尔逊及其合作者曾用此仪器做了“以太漂移”实验、用光波波长标定米尺长度、推断光谱精细结构三项著名实验，第一项实验解决了当时关于“以太”的争论，为爱因斯坦建立狭义相对论奠定了基础，第二项实现了长度单位的标准化（用镉红光作为光源标定标准米尺长度，建立了以光波为基准的绝对长度标准），第三项工作研究了光源干涉条纹可见度随光程差变化的规律，并以此推断光谱。迈克尔逊和莫雷因在这方面的杰出成就获得了1907年诺贝尔物理学奖。 迈干仪结构简单、光路直观、精度高，其调整和使用具有典型性，根据迈克尔逊干涉仪基本原理发展的精密干涉测量仪器已经广泛应用于生产和科研领域。因此，了解它的基本结构，掌握其使用方法很有必要。 实验目的 1、了解迈克尔逊干涉仪的结构及工作原理，掌握其调试方法 2、学会观察非定域干涉、等倾干涉、等厚干涉及白光干涉条纹 3、学会用迈克尔逊干涉仪测量激光波长及钠光双线波长差 实验原理 1、迈克尔逊干涉仪的结构及工作原理
迈干仪由分光镜1G 、补偿板2G 、两反射镜1M 、2M 和观察屏E 组成，分光镜的后表面镀有半透半反射膜，将入射光分成两束，一束透射光1，一束反射光2，这两束光分别被1M 、2M 反射后，经半透半反射膜的反射和透射在观察屏上相遇，由于这两束光是相干光，在屏上干涉产生干涉条纹，其光路如上图所示。‘2M 是2M 被分光镜反射所成的像，光束1和光束2之间的干涉等效于1M 、‘2M 之间空气膜产生的干涉。补偿板是一个与分光镜平行放置且材料、厚度完全相同的玻璃板，其作用是补偿两束光使得两束光在玻璃中的光程相等。由于玻璃的色散，不同波长的光在干涉仪中具有不同的光程差，无法观测白光干涉条纹，在分光镜1G 和反射镜2M 之间加入补偿板，这两束光在相同的玻璃中都穿过三次，不同波长的光在干涉仪中具有相同的光程差，这对观察白光干涉很有必要。反射镜1M 、2M 分别装在相互垂直的两个臂上，反射镜2M 位置固定（称为定镜），1M 位置固定在滑块上，可通过转动粗调手轮、微调手轮沿臂长方向移动（称为动镜），在该方向上附有主尺，其位置可通过主尺、粗调手轮上方读数窗口及微调手轮示数读出，其读数原理与千分尺读数原理相同。粗调手轮转动一周，动镜2M 沿臂长方向上移动1mm ，手轮上刻有100个刻度，因此粗调手轮每转动一个小刻度相当于动镜沿臂长方向移动0.01mm ，微调手轮转动一周，相当于粗调手轮转动一个小刻度，手轮上也刻有100个刻度，因此微调手轮转动一个小刻度，相当于动镜移动了0.0001mm ，加上一位估读位，可读到0.00001mm 位。反射镜1M 、2M 的方位可通过其后面的三个螺钉来调节，在反射镜2M 的下方还有两个互相垂直的拉簧螺丝用以微调2M 的方位。 2、点光源产生的非定域干涉条纹及激光波长的测量 激光经短透镜会聚后成为一点光源，水平入射到分 光板上，经M 1、M 2反射后产生的干涉现象等效于两个 虚光源S 1、S 2'发出的光产生的干涉，如图所示。S 1、S 2' 分别是点光源经G 被M 1、M 2反射所成的像，虚光源S 1、 S 2'发出的光由于是同一束光分出的两束光，具有相干 性，在其相遇的空间处处相干，因此是非定域干涉。用 S 1 S ·
迈克尔孙干涉仪 测波长实验报告 班级:计科(2) 学号:090601247 姓名:殷王佳 实验名称:迈克尔孙干涉仪测白光波长 实验目的:1、了解迈克尔孙干涉仪的结构、工作原理和实际应用 2、迈克尔孙干涉仪的调节出白光的干涉条纹 3、用迈克尔孙干涉仪调出激光干涉条纹 4、在上基础上调出白光干涉条纹 5、对白光的相干性进行研究 实验仪器:1、迈克尔孙干涉仪2、半导体激光器3、白炽灯 实验原理：右图为迈克尔孙干涉仪的光路图。从光源S发出的光束射到玻璃板G1上，Ｇ１的前后两个表面严格平行，后比表面镀有铝或银的半反射膜。光束被半反射膜分为强度相同的两支，图中（１）表示反射光，（２）表示透射光，两光经全反镜Ｍ１和Ｍ２反射后，再在Ｅ处相遇，形成干涉条纹。Ｇ２为一补偿板。 （一）干涉图样的形成和分类：迈克尔孙干涉仪所产生的两相干光束是从Ｍ１和Ｍ２反射而来，因此可先画出Ｍ２被Ｇ１反射所成的虚像Ｍ２＇，研究干涉花样时，Ｍ２＇和Ｍ２完全等效。（1）点光源产生的非定域干涉花样：光程差最大时，圆心所对应的级次最高，每生出一个或消失一个圆环，相当于两光距离改变了一个波长，即Ｍ１移动了半个波长。设Ｍ１移动了距离，相应的生出或消失的圆环数目为Ｎ，则有： （1）等倾干涉花样：此时Ｍ１与Ｍ２＇互相平行，如图，入射光经Ｍ１和Ｍ２＇反射成为（１）（２），且相互平行，两光线的光程差. （2）等厚干涉花样：当Ｍ１和Ｍ２＇有一个很小的夹角时，Ｍ１与Ｍ２＇之间形成楔形空气薄层，就会出现等厚干涉条纹，如图所示。如果入射角不大，则
实验步骤： （１）调节迈克尔孙干涉仪，在毛玻璃屏上观察到干涉条纹。 ａ．两束光之间的光程差要小于光源的相干长度才能干涉。干涉仪上Ｍ１的位置应该在３０毫米左右（从干涉仪左侧的毫米刻度尺上读出）。 ｂ．两束光之间的夹角需很小，干涉条纹才比较宽，眼睛才能分辨。把半导体激光器前面的扩束镜转向下方，未经扩束的激光Ｍ１和Ｍ２反射后在毛玻璃片上形成两个光斑，调节Ｍ１和Ｍ２后面的螺丝，使这两个光斑严格重合，此时两光之间的夹角就很小了。把扩束镜转向上方，让激光扩散成发散光束。这时，毛玻璃屏上应可观察到干涉条纹。 （２）调彩虹条纹 将激光源换成白光，按照调出干涉条纹时微动手轮转动的方向
实验6—5 迈克尔逊干涉仪的原理与使用 一．实验目的 （1）.了解迈克尔逊干涉仪的基本构造，学习其调节和使用方法。 （2).观察各种干涉条纹,加深对薄膜干涉原理的理解。 （3).学会用迈克尔逊干涉仪测量物理量。 二．实验原理 1．迈克尔逊干涉仪光路 如图所示,从光源S 发出的光线经半射镜 的反射和透射后分为两束光线,一束向上 一束向右,向上的光线又经M １ 反射回来, 向右的光线经补偿板后被反射镜M2反射回来? 在半反射镜处被再次反射向下，最后两束光线在 观察屏上相遇,产生干涉。 2.干涉条纹 （1).点光源照射——非定域干涉 如图所示，为非定域干涉的原理图。点Ｓ1是光源 相对于M1的虚像，点S ２’是光源相对于M2所成 的虚像。则Ｓ1、S2`所发出的光线会在观察屏上形 成干涉。 当M1和M2相互垂直时,有S1各S2`到点A 的 光程差可近似为： i d L cos 2=? ① 当A 点的光程差满足下式时 λk i d L ==?cos 2 ② A 点为第ｋ级亮条纹。 由公式②知当i 增大时c ｏsi 减小,则k 也减小,即条纹级数变高,所以中心的干涉条纹的级次是最高的 （2)扩展光源照明——定域干涉在点光源之前加一毛玻璃，则形成扩展光源,此时形 成的干涉为定域干涉，定域干涉只有在特定的位置才能看到。 ①．M １与Ｍ2严格垂直时，这时由于d 是恒定的,条纹只与入射角i 在关，故是等倾干涉 ②．M １与M2并不严格垂直时，即有一微小夹角,这种干涉为等厚干涉。当Ｍ１与M2夹角很小,且入射角也很小时,光程差可近似为 )21(2)2sin 1(2cos 222 i d i d i d L -≈-=≈?③ 在M1与Ｍ２`的相交处,d ＝0,应出现直线条纹,称中央条纹。 ３．定量测量 (1).长度及波长的测量 由公式②可知,在圆心处i ＝0 0， ｃosi=1,这时 λk d L ==?2 ④ 从数量上看如ｄ减小或增大N 个半波长时,光程差L ?就减小或增大N 个整波长，对应
Z Y G O干涉仪-使用说 明
1目的 为了使员工正确熟悉的使用ZYGO干涉仪。本文详细说明了如何使用ZYGO 干涉仪来测试晶体的平行度、波前、平面度等指标。 2范围 本文件涉及用ZYGO 干涉仪检测平面元件的一般方法。 3 录取数据 在检验过程中将会生成以下记录： 3.1干涉图（保存文件名为*.Tif），在实时窗口上点击FILE-SAVE保存。 3.2测试数据（保存文件名为*.Dat），测试完成后点击SAVE DATE保存。 4 Zygo干涉仪的定义 4.1 应用（application） 应用是ZYGO 干涉仪中一系列功能的组合，保存为后缀名为“*.app”的文件。不同的应用用于不同项目的测量。比较常用的是GIP.app 用于一般的平面和球面的测量，GPI-Cylinde.app 用于柱面面形的测量，Angle.app用于平行角度的测试。 4.2 猫眼像（cateye） 又称为标准镜的像。标准镜的出射光在焦点处被返回时出现的干涉条纹，是透过干涉仪的光线与和它对称的标准面之间的干涉图形。 4.3 镜片像
从标准镜出射的光在整个零件表面被原路反射回来与标准面的反射光发生干涉产生的干涉图形。包含待测零件的表面或波前信息，是面形检测的主要信息来源。 4.4 升降台 可以升降的平台，带有小倾角调节功能，一般用于放置平面元件。 4.5 Align/View 模式 按下控制盒上的align/view 切换的2 个模式之一。align模式可以看到一个黑色固定的十字线和反射回干涉仪的光点，一般用于零件对准，特点是视场较大。View 模式是按下控制盒上的align/view 切换的2 个模式之一，可以看到干涉条纹，特点是放大率较高，但是视场较小。一般在align界面对准后在view 界面观察条纹。 4.6 标准镜 干涉仪上使用的参考表面，用于生成理想的平面、球面波，作为测量基准。 4.7 长度基准 设定图像的长度基准，因为放大率不同或者屈光度不同，同样大小的干涉图所代表的零件大小可能有很大的差异。设定长度基准的目的就是告诉干涉仪图形中的一段长度相当于镜片中长度的多少，方便控制测量区域和设定掩膜。 4.8 掩膜（mask）
垂直扫描白光干涉法测量技术 垂直扫描白光干涉法是干涉法的基础上发展起来的一种光学非接触测量方法。结合了白光干涉显微技术和相移干涉技术，也被称为白光干涉条纹扫描法、相干检测法等。 光的干涉是光在传播过程中呈波动性的重要现象之一，1801年，杨氏双缝实验历史长第一次用实验显示了光的干涉现象，其设计构思的精巧之处在于从同一波阵面上取得了两个波源。随后，相继出现了很多类似原理的实验装置。目前，相干光的应用已经遍及各个领域，如光相干探测、相干光通信以及在遥感领域和军事领域的应用等。 光的干涉现象时光的波动性的表现。光的干涉产生干涉条纹，表现为光在遇到障碍物时候出现光的强度或明暗，在空间稳定分布的现象。两束光在相遇的区域内形成稳定的明暗交替或彩色条纹的现象成为光的干涉现象。例如：双缝干涉中将S光源发出的一束光通过S1、S2的双狭缝，分离出两个很小的部分作为相干光源，这两束光为同一光源发出，所以频率，相位都相等。由于两束光源到屏幕上的任意点的距离不等，所以当两束光在屏幕相遇时，相位相等的点就呈现出叠加加强的现象，显示为亮点，而相位相反的点则相互抵消，就显示为暗点。这样在双缝后面的幕上就呈现了明暗相间的条纹——干涉图样，如图1。对干涉现象的产生完全可按照矢量波的合成来分析。显然，不满足相干条件的几列波虽能叠加，但不能干涉。 图1 白光光源包含了整个可见光谱区域的光谱成分，自红光至紫光，波长为4000~7000?，光谱宽度很大，相干长度很长，大约几个微米。只有光程差很小时，两束光才能发生干涉，白光中不同波长的光将产生各自的一组干涉条纹。因
为干涉条纹的间距与光的波长有关，当光程差为零时，白光光谱内各个谱线双光束干涉的零级条纹完全重合，各种波长的光重叠形成白光干涉对比度最大的白色零级条纹，此处可以认为是最佳干涉位置。随着光程差的不断增加，不同波长的干涉条纹光强的极小值相继出现，此是条纹宽度相差较小，重叠后的干涉条纹颜色为黑色。继续增大光程差，不同波长的干涉条纹光强的极大值不断出现，呈现出彩色条纹。由于各波长干涉条纹的错开会使条纹对比度逐步下降，到一定程度时干涉条纹将消失，如图2所示。白光干涉条纹的影响因素较多，光源的特性和两束相干光的强弱影响干涉条纹的对比度，干涉光路的设计决定了干涉条纹的宽度和颜色分布。 图2 干涉显微镜是干涉仪和显微镜的组合，利用干涉条纹的弯曲量来测量表面的微观不平度。与其他光学技术相比，干涉显微镜具有较高的放大倍数和分辨率，而且表面信息直观，测量精度很高。图3为Mirau型干涉显微镜。 图3
一文读懂白光干涉原理 在白光干涉中，光谱中各色光都有可能参加干涉，并将干涉光强叠加到最后形成的干涉图样上，因此在表面形貌测量中白光干涉形成的干涉条纹是由各色光干涉图样叠加形成的。被测表面的深度不同，两束光的干涉光强不同，干涉条纹的对比度不同，组成干涉条纹的光谱成分也不同。可见，在白光干涉表面形貌测量中，被测表面的深度信息被调制到干涉图样的强度、对比度及光谱成分等信息中，因此可利用干涉图样的强度、对比度以及光谱成分信息扩展深度测量范围。1.干涉条纹扫描法 干涉条纹扫描法扩展深度测量范围的理论根据是被测表面上各点深度不同所形成的干涉光强不同。在双光束干涉显微镜中，如果从分束器到被测表面上某一点的距离等于从分束器到参考面的距离，那么对应的两束干涉光的光程差为0，所形成的干涉光强最小(或最大)。如果用压电陶瓷(PZT)等微位移驱动器沿光轴方向移动样品台或参考镜进行扫描，那么干涉图样上每一点的强度将随着变化。在扫描时，如果记录下或计算出被测面上每一点对应的干涉光强达到最小(或最大)时微位移驱动器的位置，那么在完成扫描后各点间的深度就能计算出来。对于一个具体的干涉显微系统，用干涉条纹扫描法测量形貌，其深度测量范围与干涉光频谱成分有关，大小与干涉长度的一半相当；深度测量分辨率与干涉图样测量系统的分辨率有关，取决于A／D 转换器的位数，可达纳米量级；而测量精度则取决于微位移驱动器。恰当的数据处理方法也可以提高分辨率以及测量精度。 2.干涉条纹对比度法 在白光干涉中，两束相干光形成的干涉光强可表达成一般的形式： Φ Φ++=cos )(**2m S R S R I 式中，R 和S 是两束相干光的光强，Φ是与被测表面深度有关的位相，m 可看作是对比度，它与位相Φ干涉光频谱成分有关。如果干涉图样没有剪切并且干涉光频谱曲线是平滑的，那么m 与位相之间或与被测表面深度之间存在着一一对应的关系。当分束器到被测表面上某一点的距离等于分束器到参考面的距离时，值最大且近似等于1；当距离之差超过干涉光相干长度时，m 值最小，等于0。 由于在一定条件下条纹对比度m 与被测表面深度之间存在着一一对应的关系，因此如果通过某种方法测出m，便可测出被测表面的高度信息。?90相移法便是其中一种典型的测量方法。其原理是，首先测出一幅干涉图样，然后相移?90，测出另一幅干涉图样，从干涉图样中去掉直流成分分量，算出)cos()(??m 和))sin(2m(?π?+，再根据)cos()(??m 和
ZYGO干涉仪使用说明 目的 制定本文件是为了详细说明如何使用ZYGO干涉仪测量平面、球面、柱面晶体元件的曲率半径、面形（平行度、平面度）、以及透过波前畸变，并提高检验过程的准确性和可重复性。 范围 本文件涉及用ZYGO干涉仪检测平面、球面、柱面元件的一般方法。 记录 在检验过程中将会生成以下记录： 干涉图（保存文件名为*.Tif），在实时窗口上点击FILE-SAVE保存。 测试数据（保存文件名为*.Dat），测试完成后点击SAVE DATE保存。 相关文件 与本文件相关的文件有： ?待测零件图纸 定义 应用（application） 应用是ZYGO干涉仪中一系列功能的组合，保存为后缀名为“*.app”的文件。不同的应用用于不同项目的测量。比较常用的是用于一般的平面和球面的测量，用于柱面面形的测量，用于平行角度的测试。 猫眼像（cateye） 又称为标准镜的像。标准镜的出射光在焦点处被返回时出现的干涉条纹，是透过干涉仪的光线与和它对称的标准面之间的干涉图形。 镜片像 从标准镜出射的光在整个零件表面被原路反射回来与标准面的反射光发生干涉产生的干涉图形。包含待测零件的表面或波前信息，是面形检测的主要信息来源。 升降台
可以升降的平台，带有小倾角调节功能，一般用于放置平面元件。 Align/View 模式 按下控制盒上的align/view切换的2个模式之一。align模式可以看到一个黑色固定的十字线和反射回干涉仪的光点，一般用于零件对准，特点是视场较大。View模式是按下控制盒上的align/view切换的2个模式之一，可以看到干涉条纹，特点是放大率较高，但是视场较小。一般在align界面对准后在view界面观察条纹。 标准镜 干涉仪上使用的参考表面，用于生成理想的平面、球面波，作为测量基准。 长度基准 设定图像的长度基准，因为放大率不同或者屈光度不同，同样大小的干涉图所代表的零件大小可能有很大的差异。设定长度基准的目的就是告诉干涉仪图形中的一段长度相当于镜片中长度的多少，方便控制测量区域和设定掩膜。 掩膜（mask） 表明干涉图中有效区域的工具。可以根据需要设定有效区域的形状、大小、位置，也可以从有效区域中挖去一部分不需要的。 职责 主要包括以下几个方面： zygo干涉仪使用和维护部门为品管部。品管部经理负责保证过程实施所需的培训及资源。 按照校准计划对设备定期检定。 指定的仪器使用者需保证使用过程按按照操作规程操作仪器（程序文件要求实施）。 定期对设备进行保养。 工具、计量器具、测量设备 主要设备和工具包括： ZYGO干涉仪，导轨，三爪卡盘，六维调整架，平面标准镜TF，各种规格的球面标准镜TS，柱面标准镜CGH，标准平面反射镜，升降台 认识ZYGO干涉仪
1目的 为了使员工正确熟悉的使用ZYGO干涉仪。本文详细说明了如何使用ZYGO 干涉仪来测试晶体的平行度、波前、平面度等指标。 2范围 本文件涉及用ZYGO 干涉仪检测平面元件的一般方法。 3 录取数据 在检验过程中将会生成以下记录： 3.1干涉图（保存文件名为*.Tif），在实时窗口上点击FILE-SA VE保存。 3.2测试数据（保存文件名为*.Dat），测试完成后点击SA VE DATE保存。 4 Zygo干涉仪的定义 4.1 应用（application） 应用是ZYGO 干涉仪中一系列功能的组合，保存为后缀名为“*.app”的文件。不同的应用用于不同项目的测量。比较常用的是GIP.app 用于一般的平面和球面的测量，GPI-Cylinde.app 用于柱面面形的测量，Angle.app用于平行角度的测试。 4.2 猫眼像（cateye） 又称为标准镜的像。标准镜的出射光在焦点处被返回时出现的干涉条纹，是透过干涉仪的光线与和它对称的标准面之间的干涉图形。 4.3 镜片像 从标准镜出射的光在整个零件表面被原路反射回来与标准面的反射光发生干涉产生的干涉图形。包含待测零件的表面或波前信息，是面形检测的主要信息来源。 4.4 升降台 可以升降的平台，带有小倾角调节功能，一般用于放置平面元件。 4.5 Align/View 模式 按下控制盒上的align/view 切换的2 个模式之一。align模式可以看到一个黑色固定的十字线和反射回干涉仪的光点，一般用于零件对准，特点是视场较大。View 模式是按下控制盒上的align/view 切换的2 个模式之一，可以看到干涉条纹，特点是放大率较高，但是视场较小。一般在align界面对准后在view界面观察条纹。
激光干涉仪概述 SJ6000激光干涉仪产品采用美国进口高稳频氦氖激光器、激光双纵模热稳频技术、高精度环境补偿模块、几何参量干涉光路设计、高精度激光干涉信号处理系统、高性能计算机控制系统技术，实现各种参数的高精度测量。通过激光热稳频控制技术，实现快速(5~10分钟)、高精度(0.05ppm)、抗干扰能力强、长期稳定性好的激光频率输出，采用不同的光学镜组可以测量出线性、角度、直线度、平面度和垂直度等几何量，并且可以进行动态分析。
SJ6000激光干涉仪产品具有测量精度高、测量速度快、最高测速下分辨率高、测量范围大等优点。通过与不同的光学组件结合，可以实现对直线度、垂直度、角度、平面度、平行度等多种几何精度的测量。在相关软件的配合下，还可以对数控机床进行动态性能检测，可以进行机床振动测试与分析，滚珠丝杆的动态特性分析，驱动系统的响应特性分析，导轨的动态特性分析等，具有极高的精度和效率，
为机床误差修正提供依据。 激光干涉仪性能特点 1.测量精度高、速度快，稳定性好 ①使用美国高性能氦氖激光器，结合伺服稳频控制系统，达到高精度稳频(0.05ppm) ②以光波长(633nm)为测量单位，分辨率可达nm级 ③使用高速光电信号采样和处理技术，测量速度可达到4m/s。 ④配合有环境补偿单元，在环境变化的情况下，也可以得到较高的测量精度 ⑤分离式干涉镜设计，避免了测量镜组由于主机发热而引起的镜组形变 2.应用范围广 ①可以实现线性、角度、直线度、垂直度、平面度等几何量的检测 ②结合我们的软件系统，可以用于速度，加速度，振动分析以及稳定度等分析 ③可实时监控精密加工机床等机器的动态数据，进行动态特性分析 3.软件界面友好 ①使用当前热门的软件界面开发工具，软件界面人性化，操作简单。 ②将静态测量和动态测量两种功能合并到一个软件中，更方便用户切换测量类型。
白光干涉表面三维轮廓仪原理及应用 表面三维微观形貌测量意义 在生产中，表面三维微观形貌对工程零件的许多技术性能的评价具有最直接的影响，而且表面三维评定参数由于能更全面、更真实地反映零件表面的特征及衡量表面的质量而越来越受到重视，因此表面三维微观形貌的测量就越显重要。通过对三维形貌的测量可以比较全面地评定表面质量的优劣，进而确认加工方法的好坏及设计要求的合理性，这样就可以反过来通过指导加工、优化加工工艺以加工出高质量的表面，确保零件使用功能的实现。 表面三维微观形貌的测量方法非常丰富，通常可分为接触式和非接触式两种，其中以非接触式测量方法为主。下面介绍其中一种近年来国际上研究比较多的、发展也相对比较成熟的技术：扫描白光干涉法测量表面三维微观形貌技术。 白光干涉扫描原理 在利用白光干涉测量表面三维形貌的过程中，对于被测表面上某一点来说，为了定位其零光程差位置，必须采用某种扫描方式改变参考镜或者被测表面的位置，以此来获得该点光强变化的离散数据，然后依据白光干涉的典型特征来判别并提取最佳干涉位置。因此称这种方法为扫描白光干涉测量法。 图1(a)所示为白光干涉仪架构图，图1(b)所示为仪器测量原理图，光学系统可采用基本的Michelson式干涉仪结构，只是在参考镜后安装有微驱动装置．而被测表面代替了另一个反射镜。测量时通过计算机控制徽驱动装置的进给带动参考镜的进给，这样被测样本表面的不同高度平面就会逐渐进入干涉区，如果在充足的扫描范围内进给，被测样本表面的整个高度范围都可以通过最佳干涉位置。将每步的干涉图样由图像传感器(CCD摄像头)采集，视频信号通过图像采集卡转换成数字信号并存储于计算机内存中，利用与被测面对应的各像素点相关的干涉数据，基于白光干涉的典型特征，通过采用某种最佳干涉位置识别算法对干涉图样数据进行分析处理，提取出特征点位置（最佳干涉位置J，进而就很容易得到各像素点的相对高度，这样便实现了对三维形貌的测量。
实验一 麦克尔逊干涉仪原理和应用 一、实验目的 1、了解麦克尔逊干涉仪的结构和基本原理。 2、掌握麦克尔逊干涉仪的调节和使用方法。 二、实验内容 1、用氦氖激光器的632.8nm 谱线校正干涉仪的刻度尺。 2、用麦克尔逊干涉仪测量氦氖激光或纳光的波长。 3、用麦克尔逊干涉仪测定纳光D 双线的波长差。 三、实验仪器 1、麦克尔逊干涉仪 2、氦氖激光器 3、纳光灯及电源变压器 4、扩束透镜 5、细针或叉丝 6、毛玻璃屏 7、读数小灯 四、实验原理 干涉仪是凭借光的干涉原理以测量长度或长度变化的精密光学仪器。干涉仪有多种构造形式，实验室中常用的是麦克尔逊干涉仪，其构造简图如图一所示。1M 和2M 是在相互垂直的两臂上放置的两个平面反射镜，其背面各有三个调节螺丝，用来调节镜面的方位。2M 是固定的，1M 由精密丝杆控制可沿臂前后移动，其移动距离由转盘读出。在两臂相交处，有一与两臂轴各成450 的平行平面玻璃板1P ，且在1P 的第二平面上涂以半透（半反射）膜，以便将入射光分成振幅近乎相等的反射光1和投射光2，故1P 又称为分光板。2P 也是一平行平面玻璃板，与1P 平行放置，厚度和折射率均与1P 相同。 由于它补偿了光束1和光束2之间附加的光程差，故称为补偿板。 从扩展光源S 射来的光，到达分光板1P 后被分为两部分。反射光1在1P 处
反射后向着1M 前进，投射光2透过1P 后向着2M 前进。这两列光波分别在21,M M 上反射后逆着各自的入射方向返回，最后都到达E 处。既然这两列波来自光源上同一点O ，因而是相干光，在E 处的观察者能看到干涉图样。 由于光在分光板1P 的第二面上反射，使2M 在1M 附近形成一平行于1 M 的虚像'2M ，因而光在麦克尔逊干涉仪中自1M 和2M 的反射，相当于自1M 和'2 M 的反射。由此可见，在麦克尔逊干涉仪中所产生的干涉，与厚度为d 的空气膜所才产生的干涉是等效的。 当1M 和'2M 平行时（也就是1M 和2M 恰好垂直），将观察到圆形条纹（等 倾条纹）；当1M 和'2M 交成很小角度时，将观察到直线形的干涉条纹（等厚条 纹）。在实际应用中，主要是利用圆形和直线形干涉条纹。图二是氦氖激光在麦克尔逊干涉仪中产生的圆形干涉图样。 图一 图二 五、实验步骤 1、用氦氖激光器的nm 8.632谱线校正干涉仪的刻度尺。 将氦氖激光器置于图一S 处，并置发散透镜于其前方，调节干涉仪使21,M M 两镜面距1P 板大致等距。再以一细针置于光源与1P 板之间，则在E 处
一文读懂白光干涉仪 SuperView W1白光干涉仪是一款用于对各种精密器件及材料表面进行亚纳米级测量的检测仪器。它是以白光干涉技术为原理、结合精密Z向扫描模块、3D 建模算法等对器件表面进行非接触式扫描并建立表面3D图像，通过系统软件对器件表面3D图像进行数据处理与分析，并获取反映器件表面质量的2D、3D参数，从而实现器件表面形貌3D测量的光学检测仪器。 白光干涉仪原理 光源发出的光经过扩束准直后经分光棱镜后分成两束，一束经被测表面反射回来，另外一束光经参考镜反射，两束反射光最终汇聚并发生干涉，显微镜将被测表面的形貌特征转化为干涉条纹信号，通过测量干涉条纹的变化来测量表面三维形貌。
白光干涉仪应用 SuperView W1白光干涉仪可广泛应用于半导体制造及封装工艺检测、3C电子玻璃屏及其精密配件、光学加工、微纳材料及制造、汽车零部件、MEMS器件等超精密加工行业及航空航天、国防军工、科研院所等领域中。可测各类从超光滑到粗糙、低反射率到高反射率的物体表面，从纳米到微米级别工件的粗糙度、平整度、微观几何轮廓、曲率等，提供依据ISO/ASME/EUR/GBT四大国内外标准共计300余种2D、3D参数作为评价标准。 应用范例： 白光干涉仪性能特色 1、高精度、高重复性
1）采用光学干涉技术、精密Z向扫描模块和优异的3D重建算法组成测量系统，保证测量精度高； 2）独特的隔振系统，能够有效隔离频率2Hz以上绝大部分振动，消除地面振动噪声和空气中声波振动噪声，保障仪器在大部分的生产车间环境中能稳定使用， 获得极高的测量重复性； 2、一体化操作的测量分析软件 1）测量与分析同界面操作，无须切换，测量数据自动统计，实现了快速批量测量的功能； 2）可视化窗口，便于用户实时观察扫描过程； 3）结合自定义分析模板的自动化测量功能，可自动完成多区域的测量与分析过程； 4）几何分析、粗糙度分析、结构分析、频率分析、功能分析五大功能模块齐全； 5）一键分析、多文件分析，自由组合分析项保存为分析模板，批量样品一键分析，并提供数据分析与统计图表功能； 6）可测依据ISO/ASME/EUR/GBT等标准的多达300余种2D、3D参数。 3、精密操纵手柄 集成X、Y、Z三个方向位移调整功能的操纵手柄，可快速完成载物台平移、Z向聚焦、找条纹等测量前工作。 4、双通道气浮隔振系统 既可以接入客户现场的稳定气源也可以采用便携加压装置直接加压充气的双通道气浮隔振系统，在无外接气源的条件下也可稳定工作。 白光干涉仪主要技术指标：
ZYGO干涉仪使用说明 1.0 目的 制定本文件是为了详细说明如何使用ZYGO干涉仪测量平面、球面、柱面晶体元件的曲率半径、面形（平行度、平面度）、以及透过波前畸变，并提高检验过程的准确性和可重复性。 2.0 范围 本文件涉及用ZYGO干涉仪检测平面、球面、柱面元件的一般方法。 3.0 记录 在检验过程中将会生成以下记录： 3.1干涉图（保存文件名为*.Tif），在实时窗口上点击保存。 3.2测试数据（保存文件名为*.Dat），测试完成后点击SAVE DATE 保存。 4.0 相关文件 4.1与本文件相关的文件有： ?待测零件图纸 5.0 定义 5.1 应用（application）
应用是ZYGO干涉仪中一系列功能的组合，保存为后缀名为“*.app”的文件。不同的应用用于不同项目的测量。比较常用的是GIP.app用于一般的平面和球面的测量，GPI-Cylinde.app用于柱面面形的测量，Angle.app用于平行角度的测试。 5.2 猫眼像（cateye） 又称为标准镜的像。标准镜的出射光在焦点处被返回时出现的干涉条纹，是透过干涉仪的光线与和它对称的标准面之间的干涉图形。 5.3 镜片像 从标准镜出射的光在整个零件表面被原路反射回来与标准面的反射光发生干涉产生的干涉图形。包含待测零件的表面或波前信息，是面形检测的主要信息来源。 5.4 升降台 可以升降的平台，带有小倾角调节功能，一般用于放置平面元件。 5.5 Align/View 模式 按下控制盒上的align/view切换的2个模式之一。align模式可以看到一个黑色固定的十字线和反射回干涉仪的光点，一般用于零件对准，特点是视场较大。View模式是按下控制盒上的align/view切换的2个模式之一，可以看到干涉条纹，特点是放大率较高，但是视场较小。一般在align界面对准后在view界面观察条纹。 5.6 标准镜
白光干涉仪工作原理 白光干涉仪是一款用于对各种精密器件及材料表面进行亚纳米级测量的检测仪器。它是以白光干涉技术为原理、结合精密Z向扫描模块、3D 建模算法等对器件表面进行非接触式扫描并建立表面3D图像，通过系统软件对器件表面3D图像进行数据处理与分析，并获取反映器件表面质量的2D、3D参数，从而实现器件表面形貌3D测量的光学检测仪器。 白光干涉仪可广泛应用于半导体制造及封装工艺检测、3C电子玻璃屏及其精密配件、光学加工、微纳材料及制造、汽车零部件、MEMS器件等超精密加工行业及航空航天、国防军工、科研院所等领域中。可测各类从超光滑到粗糙、低反射率到高反射率的物体表面，从纳米到微米级别工件的粗糙度、平整度、微观几何轮廓、曲率等，提供依据ISO/ASME/EUR/GBT 四大国内外标准共计300余种2D、3D参数作为评价标准。 白光干涉仪工作原理 白光扫描干涉测量法是一种非接触的测量方式，通过干涉条纹，来比较样品测试表面跟理想参考面的偏差。 白光干涉扫描对于测量粗糙，不连续表面很有帮助。因为白光扫描的测试结果是基十每个像素点上的光强信号单独分析，其结果是基于绝对物理高度的结果。单波长激光干涉系统在测量粗糙样品时，就没有这样的优点，移相法在处理每个像素的数据时候会结合邻近像素
相位结果，并且得到的原始结果是基十相位的而不是物理距离。这使在测量处理粗糙样品表而的数据时候，白光干涉扫描具有很大优势，能测量粗糙或者有台阶跳跃结构的表而；而在测量光滑样品表面时，单色光移相法则相对具有速度快的优势。 正如上图所示，每条信号线代表了每个像素在扫描过程中光强信号的变化。 ·每条信号线包络的峰值即为这个像素的完美等光程点。 ·每个像素点的物理绝对高度都是以这个等光程点为参考的。 ·如图把等光程点连接起来就形成了样品表而的而形。
白光干涉仪的工作原理 测控3班姓名：陈超学号：20090106 干涉仪是一种对光在两个不同表面反射后形成的干涉条纹进行分析的仪器。其基本原理就是通过不同光学元件形成参考光路和检测光路。干涉仪是利用干涉原理测量光程之差从而测定有关物理量的光学仪器。两束相干光间光程差的任何变化会非常灵敏地导致干涉条纹的移动，而某一束相干光的光程变化是由它所通过的几何路程或介质折射率的变化引起，所以通过干涉条纹的移动变化可测量几何长度或折射率的微小改变量，从而测得与此有关的其他物理量。测量精度决定于测量光程差的精度，干涉条纹每移动一个条纹间距，光程差就改变一个波长(～10-7米)，所以干涉仪是以光波波长为单位测量光程差的，其测量精度之高是任何其他测量方法所无法比拟的。 白光干涉仪利用时间相关性非常低的白光通过分光板作为参考光和样品照射光，两路光束很容易被测量。接着光经过反射，相互叠加干涉，记录下干涉图，同时开始高低形貌的测量，物镜在Z轴方向上不断微小的移动，在每个移动位置上都会拍照记录，收集图片用于形成整个三维形貌数据。由于白光有低的相关性，白光干涉仪的特点就是高分辨率逐层地测量反光粗糙面。 白光干涉仪的主要功能：观察、分析、应用特点： 1 、非接触式测量：避免物件受损。2 、三维表面测量：表面高度测量范围为1nm ---200μm。 3 、多重视野镜片：方便物镜的快速切换。 4 、纳米级分辨率：垂直分辨率可以达0.1nm。5、高速数字信号处理器：实现测量仅需几秒钟。 6 、扫描仪：闭环控制系统。7、工作台：气动装置、抗震、抗压。8 、测量软件：基于windows 操作系统的用户界面，强大而快速的运算。
ZYGO干涉仪使用说明 1.0目的 制定本文件是为了详细说明如何使用ZYGO干涉仪测量平面、球面、柱面晶体元件的曲率半径、面形（平行度、平面度）、以及透过波前畸变，并提高检验过程的准确性和可重复性。 2.0范围 本文件涉及用ZYGO干涉仪检测平面、球面、柱面元件的一般方法。 3.0记录 在检验过程中将会生成以下记录： 3.1干涉图（保存文件名为*.Tif），在实时窗口上点击FILE-SAVE保存。 3.2测试数据（保存文件名为*.Dat），测试完成后点击SAVE DATE保存。 4.0相关文件 4.1与本文件相关的文件有： ?待测零件图纸 5.0定义 5.1应用（application） 应用是ZYGO干涉仪中一系列功能的组合，保存为后缀名为“*.app”的文件。不同的应用用于不同项目的测量。比较常用的是GIP.app用于一般的平面和球面的测量，GPI-Cylinde.app 用于柱面面形的测量，Angle.app用于平行角度的测试。 5.2猫眼像（cateye） 又称为标准镜的像。标准镜的出射光在焦点处被返回时出现的干涉条纹，是透过干涉仪的光线与和它对称的标准面之间的干涉图形。 5.3镜片像 从标准镜出射的光在整个零件表面被原路反射回来与标准面的反射光发生干涉产生的干涉图形。包含待测零件的表面或波前信息，是面形检测的主要信息来源。 5.4升降台 可以升降的平台，带有小倾角调节功能，一般用于放置平面元件。 5.5Align/View模式 按下控制盒上的align/view切换的2个模式之一。align模式可以看到一个黑色固定的十字线和反射回干涉仪的光点，一般用于零件对准，特点是视场较大。View模式是按下控制盒上的align/view切换的2个模式之一，可以看到干涉条纹，特点是放大率较高，但是视场较小。一般在align界面对准后在view界面观察条纹。
光纤白光干涉 摘要 光纤干涉型传感器是光纤传感器中的一个重要分支，而白光干涉测量技术是一种被广泛应用的光学干涉测量技术。白光干涉测量技术应用于光纤干涉型传感器，能够测量光纤干涉仪的绝对光程差，且动态测量范围大，测量分辨率高。本论文分别阐述了扫描白光干涉测量技术和光谱域光纤白光干涉测量技术的原理与研究现状，分析和总结了不同的光纤白光干涉测量的结构和特点。 关键词：光纤传感器；光纤干涉仪；白光干涉测量术； Abstract Fiber optic interferometric sensor is an important branch of the fiber optic sensor. White-light interferometry is a widely used technique of the optical interferometry. The white-light interferometry, which is applied to fiber optic interferometric sensor can measure the absolute optical path difference (OPD) and possess the abilities to provide large dynamic measurement range and high measurement resolution.In this dissertation, the principles and research status of scanning white-light interferometry and spectral-domain optical fiber white-light interferometry are described respectively. The structures and characteristics of different optical fiber white-light interferometry are analyzed and summarized. Keywords:Fiber optic sensor;fiber optic interferometer; white-light interferometry; 1、绪论 光纤传感技术是20世纪70 年代末新兴的一项技术，近年来，光纤传感技术在当代科技领域及实际应用中占有十分重要的地位。光纤具有体积小、质量轻、抗电磁干扰、防腐蚀、电绝缘性好、灵敏度高等优点，可以构成传感网络。光纤传感器的主要工作原理[1]是将来自光源的光信号经过光纤送入调制器，待测物理量与光发生相互作用后，导致光的部分光学性质发生变化（例如光的波长、强度、频率、偏振态、相位等），称为被调制的光信号，信号光再经过光纤送入光探测器通过解调后获得被测参数。 光纤传感器通常可以分为强度调制型光纤传感器，光纤光栅传感器（波长调
第39卷第11期 光电工程V ol.39, No.11 2012年11月Opto-Electronic Engineering Nov, 2012 文章编号：1003-501X(2012)11-0008-09 Linnik白光干涉仪自动对焦及光程差最小化 李勇，吴奎，卢荣胜，董敬涛 ( 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，合肥 230009 ) 摘要：众所周知由于两个干涉臂光路不匹配和参考镜面与被测表面的离焦，要得到相干长度非常短的Linnik白光干涉仪的干涉条纹是非常困难的。本文提出了一种自动调节的方法来解决这个问题。为了实现参考镜面和被测表面的对焦，在商用DVD读取头的基础上，对其像散法进行改进，具体方法是对和信号SS设定一个阈值，通过此阈值对归一化后的FES曲线(NFES)进行裁剪，从而获得一个与离焦距离成单调关系的曲线(TNFES)，其过零点对应的就是焦点。经过实验证明，改进后的自动对焦系统的动态范围为190 μm，平均灵敏度70 mV/μm，平均标准偏差0.041 μm，分辨率4.4 nm，不确定度55 nm。此外为了最小化两个干涉臂的光程差，本文采用均方根RMSFC 算法来计算成像在CCD上的干涉条纹的对比度，通过找到其最大值来最小化光程差。实验证明本文提出的自动方法可以有效地获得Linnik白光干涉仪的干涉条纹。 关键词：自动对焦；Linnik白光干涉仪；DVD读取头；FES曲线 中图分类号：TP273 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1003-501X.2012.11.002 Automated Method of Focusing and Minimizing OPD in Linnik White Light Interferometry LI Yong，WU Kui，LU Rong-sheng，DONG Jing-tao ( School of Instrument Science and Opto-electric Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China ) Abstract: It is difficult, as we know, to search for interference fringes in Linnik white light interferometry with an extremely short coherence length because of the optical path mismatch of two interference arms and out of focus of the reference mirror and the test surface. An automated method to tackle this problem is presented. The determination of best foci of the reference mirror and the test surface is implemented by the astigmatic method based on a modified commercial DVD pickup head. The astigmatic method is improved by setting a threshold value in the Sum Signal (SS) to truncate the Normalized Focus Error Signal (NFES). The Truncated NFES (TNFES) has a monotonic relationship with the displacement of the test surface and the zero crossing point identifies true focus. The developed autofocus system is confirmed experimentally with a dynamic range of 190 μm, average sensitivity of 70 mV/μm, average standard deviation of 0.041 μm, displayed resolution of 4.4 nm and accuracy of 55 nm. The minimization of Optical Path Difference (OPD) of two interference arms is carried out by finding the maximum fringe contrast of the image captured by a CCD camera with the Root Mean Square Fringe Contrast (RMSFC) function. Experimental tests show that the automated method can be effectively utilized to search for interference fringes in Linnik white light interferometry. Key words: autofocus; Linnik white light interferometry; DVD pickup head; FES curve 0 引 言 一个典型的Linnik白光干涉仪包括两个相同的显微物镜，并且分别聚焦在参考镜面和被测表面。从两 收稿日期：2012-05-02；收到修改稿日期：2012-06-30 基金项目：国家青年基金资助(50905053) 作者简介：李勇(1975-)，男(汉族)，安徽淮南人。博士，副教授，主要研究方向精密机械与测量。E-mail:liyong_ly123@https://www.doczj.com/doc/e510411662.html,。