基于飞秒激光的相干扫描表面形貌测量技术研究

发布时间：2021-02-22 02:57

　　飞秒激光作为本世纪最受关注的技术之一,为精密测量领域时空分辨力的提升提供了突破性的新方法和新技术。这主要体现在两个方面:（1）飞秒激光的脉冲重复频率可以溯源至原子钟频率基准,将脉冲与脉冲之间的空间距离精度锁定到原子跃迁的共振频率稳定性上,利用这绝对精确的距离作为一把标尺去测量几何量可以达到超高的空间分辨力;（2）飞秒激光的脉冲宽度为10^-15s量级,该时间尺度在宇宙大统一作用力崩解与电弱对称崩解的时间之间,利用单个飞秒脉冲对物理现象进行曝光捕获,可以达到超高时间分辨力。本文以实现精密表面形貌测量中的超高时空分辨力为任务,开展了基于飞秒激光的静态表面和动态表面形貌测量理论和方法研究。论文的主要工作总结如下:1)开展了飞秒激光光源相干性定量测量方法研究。测量结果表明,光纤飞秒激光光源具有高空间相干性和低时间相干性。基于飞秒激光搭建的干涉系统可以消除寄生噪声条纹对测量的影响,验证了飞秒激光对提高光学干涉成像测量视场和条纹分辨力的可行性。2)提出了基于低相干扫描的大视场粗糙表面形貌测量方法。根据飞秒激光的相干特性,分析了飞秒激光相干扫描干涉理论,研究了干涉条纹的零级条纹识... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：135 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

基于飞秒激光的低相干相移干涉系统

合肥工业大学博士研究生学位论文4面）最常用的光学测量技术，宽带光源的使用克服了单波长甚至多波长干涉法中的一些测量限制，其垂直分辨力取决于扫描精度和信号分析方法，可以达到与单波长相移干涉方法同样的测量精度（0.1nm），同时不存在相移干涉类似的测量范围限制，纵向测量范围理论上仅受垂直扫描范围的限制。图1.2白光相干扫描干涉系统Fig1.2Coherencescanninginterferometerusingawhitelightsource传统相干扫描干涉的光源一般是卤钨灯或发光二极管，波长约为380nm-750nm，具有时间相干性低的特点。传统白光光源属于扩展光源，和激光相比，空间相干性低，难以获得大视场平面波。因此，不适用于大视场或粗糙表面形貌测量，如图1.3所示。图1.3光源空间相干性对表面形貌测量的影响Fig1.3Influenceoflightspatialcoherenceonsurfacemetrology2005年，Kim&Oh采用Twyman-Green干涉仪对传统白光光源[30]，单波长光

合肥工业大学博士研究生学位论文4面）最常用的光学测量技术，宽带光源的使用克服了单波长甚至多波长干涉法中的一些测量限制，其垂直分辨力取决于扫描精度和信号分析方法，可以达到与单波长相移干涉方法同样的测量精度（0.1nm），同时不存在相移干涉类似的测量范围限制，纵向测量范围理论上仅受垂直扫描范围的限制。图1.2白光相干扫描干涉系统Fig1.2Coherencescanninginterferometerusingawhitelightsource传统相干扫描干涉的光源一般是卤钨灯或发光二极管，波长约为380nm-750nm，具有时间相干性低的特点。传统白光光源属于扩展光源，和激光相比，空间相干性低，难以获得大视场平面波。因此，不适用于大视场或粗糙表面形貌测量，如图1.3所示。图1.3光源空间相干性对表面形貌测量的影响Fig1.3Influenceoflightspatialcoherenceonsurfacemetrology2005年，Kim&Oh采用Twyman-Green干涉仪对传统白光光源[30]，单波长光


本文编号：3045336