光干涉測量
關注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-04
光干涉測量的實例教程
白光干涉儀測量原理
基本原理：白光干涉儀是利用干涉原理測量光程之差從而測定有關物理量的光學儀器。光源發(fā)出的光經(jīng)過擴束準直后經(jīng)分光棱鏡分成兩束，一束光經(jīng)被測表面反射回來，另一束光經(jīng)參考鏡反射，兩束反射
光最終匯聚并發(fā)生干涉。兩束相干光間光程差的任何變化會靈敏地導致干涉條紋的移動，而某一束相干光的光程變化是由它所通過的幾何路程或介質(zhì)折射率的變化引起。通過測量干涉條紋的變化，就可以測量出被測表面的相關物理量。
白光的特點及優(yōu)勢：白光屬于多色光，具有連續(xù)的光譜。與單色光干涉不同，白光干涉在一定光程差范圍內(nèi)會出現(xiàn)彩色的干涉條紋，并且只有在零光程差附近的極小范圍內(nèi)才會出現(xiàn)清晰的、對比度高的干涉條紋。這一特性使得白光干涉儀在測量時能夠通過精確尋找零光程差位置來實現(xiàn)高精度的測量，對于微觀形貌的測量具有獨特的優(yōu)勢。
干涉測量技術的應用
1、在工業(yè)生產(chǎn)中的應用：
（1）半導體制造：在半導體芯片制造過程中，白光干涉儀可用于測量芯片表面的形貌、薄膜厚度、臺階高度等參數(shù)，對芯片的制造工藝進行監(jiān)控和質(zhì)量檢測。例如，在光刻工藝后，可檢測光刻膠的厚度和表面平整度；在刻蝕工藝后，可測量刻蝕深度和表面粗糙度，確保芯片的性能和可靠性。而具備雙重防撞保護功能的白光干涉儀，在操作過程中更加安全可靠。Z 軸上裝有防撞機械電子傳感器以及軟件 ZSTOP 防撞保護功能，為精密的測量過程提供了雙重保障，讓用戶在進行半導體制造的高精度測量時多一重安心。
（2）光學加工：用于光學鏡片、透鏡、棱鏡等光學元件的表面形貌測量和質(zhì)量檢測。可以測量光學元件的表面粗糙度、曲率半徑、面形精度等參數(shù)，幫助優(yōu)化光學加工工藝，提高光學元件的質(zhì)量。例如，在高精度光學鏡頭的制造中，白光干涉儀可以檢測鏡頭表面的微觀形貌，確保鏡頭的成像質(zhì)量。
展開 借助于錐光干涉圖可以測量晶體的光軸方向和雙折射率等。一般的做法是需要將繁雜的干涉場理論計算付諸于自行編程才能得到模擬結(jié)果， 程序代碼復雜。但是， 如果借助于已經(jīng)經(jīng)過時間證實且成為工業(yè)界標準的、可進行散射效應、衍射效應、反射效應、折射效應、光吸收效應、 偏振光效應和高斯光束傳導等光學仿真分析的高級系統(tǒng)分析程序 (Advanced System Analysis Program ， ASAP)， 通過編寫和運行簡單的 ASAP 命令腳本來模擬單軸晶體錐光干涉的方法，將更為快捷和準確。
最新版本V7版本的主要特性之一：
通過ASAP能夠模擬出任意光軸取向及各種參數(shù)條件下的單軸晶體錐光干涉圖，這是一種程序易編、參數(shù)易調(diào)、結(jié)果即時呈現(xiàn)的行之有效的方法。 只需更改相應命令語句中的數(shù)值，就能實現(xiàn)對晶體光軸方向、光束發(fā)散角、晶體厚度、入射波長以及起、檢偏器夾角等參數(shù)的更改， 方便快捷地 (從運行到給出結(jié)果，整個過程不足 10 s) 獲得不同參數(shù)條件下的各種錐光干涉圖，并據(jù)此分析錐光干涉圖樣的特征及其變化規(guī)律。
來自：ASAP 光學設計軟件
展開 基于ASAP的散射光雙光束干涉仿真
光的干涉是物理光學中最重要的現(xiàn)象之一。本文分析了MIT實驗視頻中的光學原理，提煉了其物理模型。視頻利用邁克爾遜干涉儀進行分振幅產(chǎn)生兩相干光，在接收屏上觀察到等傾圓紋。本文記錄了利用強大的光學設計軟件ASAP對該物理模型進行仿真的過程。
光學原理: 邁克耳孫干涉儀是應用光的干涉原理，測量長度或長度變化的精密的光學儀器，其光路圖如圖。
運行ASAP模擬結(jié)果：
ASAP 已持續(xù)在光學領域中發(fā)展，由代碼來指示光線如何與系統(tǒng)對象交互作用，來模擬其物理現(xiàn)象。仿真和分析的結(jié)果非常明了，能夠比現(xiàn)有其它軟件處理更多的光學系統(tǒng)仿真。 ASAP 在工業(yè)界廣泛應用于航天工程、生物光學產(chǎn)業(yè)、顯示器、反射器、光學測量科技、光通訊產(chǎn)業(yè)、照明系統(tǒng)、光導管系統(tǒng)等。
因此，對于光電專業(yè)的學生來說，用好 ASAP 不僅能讓我們在未來的課程設計中受益，更深層次的講，當我們畢業(yè)走進上述的工作崗位后，這種渴望探索的求知精神無疑是一筆隱形財富。于是抱著這樣的態(tài)度去做工程，這就成為我們學習和發(fā)展的優(yōu)勢，比如當我們設計一個光學系統(tǒng)后想要模擬產(chǎn)品效果是否達到要求， 我們便可以利用 ASAP 強大的功能做出仿真， 發(fā)現(xiàn)其存在的問題，結(jié)合所學解決優(yōu)化，以達到完善產(chǎn)品的目的。而每完成這樣的一次任務也就完成了一次自我升華，是對知識的沉淀，對經(jīng)驗的累積，對視野的拓展。
展開 簡介:
天文光干涉儀能夠?qū)崿F(xiàn)恒星和星系的高角分辨率的測量。首次搭建的天文光干涉儀分別由菲索（1868）和邁克爾遜（1890）提出。邁克爾遜恒星干涉儀于1920年成功地測出參宿四的直徑。現(xiàn)如今，恒星干涉儀可用于前沿研究，如外行星識別和恒星的超高分辨率（4豪弧秒）成像。在本文中，一種經(jīng)典的邁克遜恒星干涉儀將會在FRED里面進行設計和分析。
①恒星干涉儀設計
系統(tǒng)的幾何結(jié)構如圖1所示。干涉儀由四個反射鏡、一對小孔、一個正透鏡和一個探測儀組成。
圖 1.邁克爾遜恒星干涉儀的幾何結(jié)構。反射鏡M1和M2由可變的距離d分開。另一組反射鏡使光線轉(zhuǎn)向通過不透明掩膜上的一對小孔上。一個平凸透鏡放置在掩膜的后面，相應的具有吸收的探測器平面放置在透鏡的焦平面處。
考慮恒星的測量。恒星由一個多色光光源模擬，它在一個小的角度范圍內(nèi)照射干涉儀，這對應于它的角直徑。正常入射在兩個路徑P1和P2之間沒有光程差。然而，進入到干涉儀中光線的光程差會隨著角度的增大而增大。探測器上生成的干涉圖樣的一些例子如圖2所示。
圖2.左：角度范圍為1弧秒的恒星在探測器上的白光干涉圖樣，白光的中心波長為0.55um，半帶寬為0.1um。干涉儀的小孔半徑為1mm，反射鏡距離為50mm。右：增加反射鏡間距到100mm的干涉圖樣，此干涉圖的能見度降低了。
②全局變量的腳本
條紋可見度是光源角度范圍、光譜含量、小孔半徑和兩個外反射鏡（M1和M2）之間的距離d的函數(shù)。在實際中，改變反射鏡間距可以獲得預期的未知值：光源的角度范圍。為了觀察干涉圖樣上這些變量每個的影響，使用FRED內(nèi)置的BASIC腳本環(huán)境，可以寫入帶有全局變量的嵌入式腳本。這些變量如圖3所示。全局變量允許用戶對腳本化FRED模型進行調(diào)整，而不需要直接編輯腳本本身。
展開 課程大綱
1
VirtualLab Fusion軟件介紹
光之數(shù)字模型平臺原理介紹
電磁場的表達形式
VirtualLab Fusion用戶界面的基礎操作
2
基礎知識簡介
干涉發(fā)生的條件
楊氏雙縫干涉實驗特性
激光邁克爾遜干涉--非序列追跡和參數(shù)掃描功能介紹
3
干涉測量系統(tǒng)建模
利用FP腔研究鈉原子D線光譜
光學相干層析掃描系統(tǒng)
Inces - Gaussian光束產(chǎn)生渦旋陣列激光光束的觀測
利用剪切干涉法的準直測量
基于菲索干涉儀的面型檢測
Mirau干涉儀
基于零位檢測的CGH設計
4
微觀與宏觀結(jié)合的完整系統(tǒng)仿真
結(jié)構光照明的顯微鏡系統(tǒng)
用于微結(jié)構晶圓檢測的光學系統(tǒng)
摩爾紋的仿真
展開 
光干涉測量的相關專題、標簽、搜索
光干涉測量的最新內(nèi)容
授課時間
2026/6/23（二）-6/24（三）AM 9:00-PM 16:00
授課地點
上海市嘉定區(qū)南翔銀翔路819號中暨大廈18樓1805室
課程講師
訊技光電工程團隊及資深顧問
摘要
眾所周知，在干涉儀中，條紋對比度可能取決于光源的相干性。例如，在配有一定帶寬源的邁克爾遜干涉儀中，干涉條紋對比度隨著兩臂之間的光程差的增加而減小。通過測量可移動反射鏡在不同位置的干涉圖對比度，可以得出光源的相干長度。典型的傅立葉變換光譜學通常是基于這類光學裝置。
建模任務
非序列追跡
探測器附加組件
參數(shù)運行
總結(jié)-組件…
光學干涉測量--基于從光與自身的相互作用中提取信息的實驗測量技術，主要通過相干重疊場之間的相對相位差所產(chǎn)生的強度調(diào)制--應用于從顯微鏡到天文學等許多不同領域。雖然其中許多應用可以在忽略衍射效應的情況下進行足夠精確的建模，但在某些情況下，例如當系統(tǒng)中存在尖銳邊緣或狹窄孔徑時，需要選擇能夠考慮衍射演變的模型。
VirtualLab Fusion 在單一平臺上提供了靈活的可交互建模技術，可幫助您在仿真中實現(xiàn)適當?shù)木扰c速度平衡
光學干涉測量--基于從光與自身的相互作用中提取信息的實驗測量技術，主要通過相干重疊場之間的相對相位差所產(chǎn)生的強度調(diào)制--應用于從顯微鏡到天文學等許多不同領域。雖然其中許多應用可以在忽略衍射效應的情況下進行足夠精確的建模，但在某些情況下，例如當系統(tǒng)中存在尖銳邊緣或狹窄孔徑時，需要選擇能夠考慮衍射演變的模型。
VirtualLab Fusion 在單一平臺上提供了靈活的可交互建模技術，可幫助您在仿真中實現(xiàn)適當?shù)木扰c速度平衡
摘要
該用例將多色光源（24個波長）與邁克爾遜干涉儀設置中的反射鏡位置（121個位置）的參數(shù)掃描相結(jié)合。由此產(chǎn)生2904個基本模擬，其中每個模擬在標準計算機上只需不到一秒鐘的時間。
如果沒有分布式計算，整個集合需要46?分55?秒。在由六個本地多核PC組成的網(wǎng)絡中，分布式計算由25個客戶端執(zhí)行，CPU時間減少到2?分50?秒。
基本仿真任務
基本任務集合：波長
[FRED] 天文光干涉儀2個月前
簡介
天文光干涉儀能夠?qū)崿F(xiàn)恒星和星系的高角分辨率的測量。首次搭建的天文光干涉儀分別由菲索（1868）和邁克爾遜（1890）提出。邁克爾遜恒星干涉儀于1920年成功地測出參宿四的直徑。現(xiàn)如今，恒星干涉儀可用于前沿研究，如外行星識別和恒星的超高分辨率（4豪弧秒）成像。在本文中，一種經(jīng)典的邁克遜恒星干涉儀將會在FRED里面進行設計和分析。
恒星干涉儀設計
系統(tǒng)的幾何結(jié)構如圖1所示。干涉儀由四個反射鏡
摘要
本用例以眾所周知的邁克爾遜干涉儀為例，展示了分布式計算的能力。多色光源與干涉測量裝置的一個位置掃描的反射鏡相結(jié)合，以執(zhí)行詳細的相干測量。使用具有六個本地多核PC組成的網(wǎng)絡分布式計算，所得到的2,904個基本模擬的模擬時間可以從一個多小時顯著減少到不到3分鐘。
模擬任務
基本模擬任務
基本任務集合#1：波長
基本任務集合#2：反射鏡位置
使用分布式計算進行模擬
摘要
干涉測量是光學計量的重要技術。 例如，在VirtualLab Fusion中構建具有相干激光光源的馬赫澤德干涉儀。 特別是在此示例中插入兩個偏振片以控制兩個干涉光束的偏振態(tài)。 通過旋轉(zhuǎn)其中一個偏振器，可以達到干涉圖案變化的可視化，最終產(chǎn)生空間變化的偏振。
建模任務
干涉圖案隨偏振器旋轉(zhuǎn)變化
通過偏振光干涉生成空間變化的偏振5個月前
[圖片]
