基于光线扫描的纳米表面三维干涉测量系统

摘要

本文提出了一个新的基于光线扫描的微纳表面三维干涉测量系统。色散光栅将宽带光源发出的宽谱光色散成扇形光片，将其准直成平行光片后利用此平行光片扫描被测表面进行测量。不同波长的光由被测表面上不同被测点返回，与参考光干涉后，由线阵CCD探测。线阵CCD不同的像元探测到被测表面上不同的被测点反射的光形成的干涉信号，每个干涉信号包含被测表面的高度信息。对CCD每个像元探测到的干涉信号进行处理，即解调出被测表面的高度信息。利用MATLAB软件进行数据处理，通过解调相邻被测两点间的相位差来计算此两点的高度差，解调出相邻被测两点的高度差，即实现对被测表面的线扫描测量。实验过程中以光滑镜面作为被测表面来验证系统的可行性，通过数据处理得到的高度差曲线为一条直线，实验结果与理论分析相吻合。同时发现了将系统应用于实际测量工作时存在的问题，为下一步的研究工作奠定的基础。与光点扫描微纳表面三维干涉测量系统相比，本测量系统有测量速度快，扫描机构简单，对光源的光谱漂移不敏感，测量精度高等特点。