光干涉測量的案例
白光干涉儀測量原理及干涉測量技術的應用
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。光源發出的光經過擴束準直后經分光棱鏡分成兩束，一束光經被測表面反射回來，另一束光經參考鏡反射，兩束反射
光最終匯聚并發生干涉。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。
白光的特點及優勢：白光屬于多色光，具有連續的光譜。與單色光干涉不同，白光干涉在一定光程差范圍內會出現彩色的干涉條紋，并且只有在零光程差附近的極小范圍內才會出現清晰的、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高精度的測量，對于微觀形貌的測量具有獨特的優勢。
干涉測量技術的應用
1、在工業生產中的應用：
（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，對芯片的制造工藝進行監控和質量檢測。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，幫助優化光學加工工藝，提高光學元件的質量。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，確保鏡頭的成像質量。
展開 運用 ASAP 光學軟件模擬單軸晶體的錐光干涉
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果， 程序代碼復雜。但是， 如果借助于已經經過時間證實且成為工業界標準的、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條件下的單軸晶體錐光干涉圖，這是一種程序易編、參數易調、結果即時呈現的行之有效的方法。 只需更改相應命令語句中的數值，就能實現對晶體光軸方向、光束發散角、晶體厚度、入射波長以及起、檢偏器夾角等參數的更改， 方便快捷地 (從運行到給出結果，整個過程不足 10 s) 獲得不同參數條件下的各種錐光干涉圖，并據此分析錐光干涉圖樣的特征及其變化規律。
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
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模擬結果：
ASAP 已持續在光學領域中發展，由代碼來指示光線如何與系統對象交互作用，來模擬其物理現象。仿真和分析的結果非常明了，能夠比現有其它軟件處理更多的光學系統仿真。 ASAP 在工業界廣泛應用于航天工程、生物光學產業、顯示器、反射器、光學測量科技、光通訊產業、照明系統、光導管系統等。
因此，對于光電專業的學生來說，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。于是抱著這樣的態度去做工程，這就成為我們學習和發展的優勢，比如當我們設計一個光學系統后想要模擬產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， 發現其存在的問題，結合所學解決優化，以達到完善產品的目的。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，對經驗的累積，對視野的拓展。
展開 FRED案例展示：部分相干光的應用--天文光干涉儀
簡介:
天文光干涉儀能夠實現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
系統的幾何結構如圖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。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內置的BASIC腳本環境，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模型進行調整，而不需要直接編輯腳本本身。
展開 
光 · 學堂 | VirtualLab Fusion干涉檢測技術|干涉原理分析及光學系統建模 2026/6/23-24（上海場）
課程大綱
1
VirtualLab Fusion軟件介紹
光之數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--非序列追跡和參數掃描功能介紹
3
干涉測量系統建模
利用FP腔研究鈉原子D線光譜
光學相干層析掃描系統
Inces - Gaussian光束產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
微觀與宏觀結合的完整系統仿真
結構光照明的顯微鏡系統
用于微結構晶圓檢測的光學系統
摩爾紋的仿真
展開 曲面測量工具|白光干涉儀五軸全自動測量發動機葉片
所以對于葉片的型面和幾何尺寸檢測也是非常重要的，但是就葉片的形狀來說常規測量方法很難進行測量。
白光干涉儀作為一款超高精度的光學3D輪廓儀，一直在超精密加工領域有著廣泛的應用，在大部分的應用場景中，都是采用標準的白光干涉儀機型測量平面類型零件的表面粗糙度，而在一些特殊行業及領域，針對一些有著曲面特征的零部件，如何解決其形狀不規則裝夾不便、測量點分布不在同一個面、單次測量效率低的問題，成為了一個難題。
針對葉片類曲面零部件，白光干涉儀能夠在空間范圍內實現曲面全自動測量功能，能夠解決上述多個測量難題。
白光干涉儀特點：
1）可在測量軟件中直接加載生成零部件的3D模型；
2）根據3D模型可在零部件不同曲面上選擇多個測量點位并生成模板；
3）軟件能夠快速完成上述多個點位的自動測量并直接獲取分析數據；
中圖儀器白光干涉儀測量發動機葉片大空間自由曲面
展開 [FRED] 天文光干涉儀
簡介
天文光干涉儀能夠實現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
系統的幾何結構如圖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。
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。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內置的BASIC腳本環境，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模型進行調整，而不需要直接編輯腳本本身。
展開 [NEWSLETTER] 干涉測量中的衍射效應
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生的強度調制--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適當的精度與速度平衡：僅在必要時才考慮衍射效應。作為演示示例，下面是對干涉測量系統中矩形物體樣品的分析。該示例包括是否考慮衍射影響的結果對比。在干涉測量方面，我們還展示了光學相干斷層掃描（OCT）的工作原理，OCT是最重要的醫學成像形式之一。
由尖銳邊緣引起的干涉儀衍射研究
T本用例展示了干涉測量應用中的衍射效應。為此，我們研究了一個具有矩形高度結構的樣品在邁克爾遜干涉儀中引起的衍射。
光學相干斷層掃描的工作原理
使用低相干性氙燈光源，建立一個邁克爾遜干涉儀來演示光學相干斷層掃描（OCT）的工作原理。
展開 用于光學測量的菲索干涉儀
摘要
斐索干涉儀是工業中常見的光學計量設備，它們通常用于光學表面質量的高精度測試。 借助VirtualLab Fusion中的非順序追跡，我們構建了一個菲索干涉儀，并利用它測試了不同的光學表面，例如圓柱形和球形。 可以看出，產生的干涉條紋對表面輪廓具有敏感性。
建模任務
傾斜平面下的觀測條紋
圓柱面下的觀測條紋
球面下的觀測條紋
VirtualLab Fusion 視窗
VirtualLab Fusion 流程
設置入射場
- 基本光源模型[教程視頻]
定義元件的位置和方向
- LPD II: 位置和方向[教程視頻]
正確設置通道的非序列追跡
- 非序列追跡的通道設置[用戶案例]
VirtualLab Fusion 技術
文件信息
展開 [NEWSLETTER] 使用干涉儀的光學測量
光學計量學是精確測量的重要技術。例如，它經常被用于表面測試，因此在質量控制中發揮著重要作用。VirtualLab Fusion可以幫助您對各種類型干涉儀進行建模，并將不同的光學表面和系統部件、甚至是傾斜和位移等對準錯誤都包含在模擬中。我們以兩個廣泛使用的干涉儀--Mach-Zehnder型和Fizeau型為例進行演示。
Mach-Zehnder干涉儀
我們在VirtualLab Fusion中建立了一個Mach-Zehnder干涉儀，并演示了元件的傾斜和位移是如何影響干涉條紋的。
用于光學檢測的Fizeau干涉儀
在非序列場追跡技術的幫助下，建立了一個Fizeau干涉儀，并顯示了幾個不同測試面的干涉條紋。
可發送信息了解更多詳情: support@infotek.com.cn / support@infocrops.com
展開 用于光學測量的菲索干涉儀
斐索干涉儀是工業中常見的光學計量設備，它們通常用于光學表面質量的高精度測試。 借助VirtualLab Fusion中的非順序追跡，我們構建了一個菲索干涉儀，并利用它測試了不同的光學表面，例如圓柱形和球形。 可以看出，產生的干涉條紋對表面輪廓具有敏感性。
摘要
[NEWSLETTER] 干涉測量中的衍射效應
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生的強度調制--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適當的精度與速度平衡：僅在必要時才考慮衍射效應。作為演示示例，下面是對干涉測量系統中矩形物體樣品的分析。該示例包括是否考慮衍射影響的結果對比。在干涉測量方面，我們還展示了光學相干斷層掃描（OCT）的工作原理，OCT是最重要的醫學成像形式之一。
由尖銳邊緣引起的干涉儀衍射研究
T本用例展示了干涉測量應用中的衍射效應。為此，我們研究了一個具有矩形高度結構的樣品在邁克爾遜干涉儀中引起的衍射。
光學相干斷層掃描的工作原理
使用低相干性氙燈光源，建立一個邁克爾遜干涉儀來演示光學相干斷層掃描（OCT）的工作原理。
展開 最佳使用案例NO.1–干涉測量
用于光學測量的Fizeau 干涉儀
在第一份“最佳”時事通訊中，我們關注的是Fizeau和Mach-Zehnder干涉儀。
基于物理光學的VirtualLab Fusion是用于復雜系統建模的統一平臺，并具有非常人性化的用戶界面。
在VirtualLab Fusion中所實現的快速物理光學技術為著名的干涉儀的快速仿真提供了強有力的工具，從而使我們能夠研究干涉圖樣中的相干和色散效應。
在VirtualLab Fusion中，我們構建了一套Mach-Zehnder干涉儀，并展示了元件的傾斜和移動如何影響干涉圖案。
展開 把光應用到測量領域 | HBK光學測量解決方案
此外，如果測量原理相同，還可以連接測量不同參數的傳感器。這樣，一臺光學解調儀就可以同時采集數百個傳感器，從而大大降低了每個測量點的成本。工廠預裝的系列傳感器不僅減少了所需的布線量，還大大減少了安裝時間和現場連接的需要。FBG傳感器可提供長時間的精確和絕對測量。與其他一些傳感器不同的是，它們無需重新校準，隨時間的推移也不會出現零漂移。
2.匹配新材料
新材料越來越強，結構越來越輕。串聯式傳感器連接最大程度地降低了布線的復雜性，從而減輕了重量，簡化了傳感網絡，即使傳感器數量較多也不例外。由于 FBG 傳感器體積小、重量輕，因此可以嵌入創新結構使用的復合材料中。它們可以承受高應變，具有極高的疲勞極限，因此適合用于航空、航天和其他行業的新材料。
3.訪問遠程地點
利用光學傳感器技術，距離和線纜長度不會影響測試結果。即使您的數據采集系統位于距離測量點數公里之外的地方，您仍然可以依靠高質量的測量結果。
4.在危險區域運行
由于該技術完全是被動式的，傳感器無需主動供電，這意味著它們可以在爆炸區域使用，而不會有任何風險。它們還非常適合高壓環境，因為信號不會受到電磁干擾，而且傳感器可以是非導電的。它們的穩健性超出了安全方面的考慮。在近海結構、液壓管線或船體等潮濕、鹽分和高壓交織的惡劣環境中，基于 FBG 的測量仍能保持穩定可靠，是潮濕和海洋應用的理想之選。
展開 使用部分相干光的楊氏干涉實驗
雙縫干涉實驗最初由Thomas Young在19世紀初進行，它顯示了光的波動性質，是空間相干測量的重要技術。在VirtualLab Fusion中，我們用單點光源和擴展光源復現了Young的實驗。我們通過檢查干涉條紋對比度的變化來研究擴展源的相干特性。
楊氏干涉實驗
在 VirtualLab Fusion中,我們復現了著名的楊氏干涉實驗，并檢驗了狹縫寬度、狹縫距離以及使用擴展源的影響。
編程一個雙縫函數
給出了一個用于定義雙狹縫函數的示例片段，該函數具有可自定義的狹縫寬度和狹縫之間的距離。
展開 