揭秘白光干涉仪：原理与工作机制深度剖析

来源：苏州富斯麦形科技有限公司 2025年05月23日 09:34

　　白光干涉仪以其高精度和宽光谱的特点，在许多高精度测量领域中得到了广泛应用。通过对其原理和工作机制的分析，我们可以更加深入地理解这一仪器的工作原理及其在各个领域中的重要作用。它不仅能够以非接触的方式高精度地测量物体的表面形貌，还能进行快速的表面缺陷检测。

　　一、基本原理

　　白光干涉仪是基于干涉原理进行工作的一种测量工具。干涉现象是指两束或多束光波相遇时，它们的相位发生变化，从而在空间的不同位置形成明暗相间的条纹。这些条纹的变化与光的相位差以及光路差有着密切关系。

　　在白光干涉仪中，使用的“白光”是指包含多个波长的宽光谱光源。与传统的单色光干涉仪相比，它具有更宽的光谱范围，因此能够提供更高的测量分辨率。这种光源的宽光谱特性使得它在进行高度精确测量时，可以避免使用单一波长光源可能带来的误差。

　　干涉仪的基本工作过程是：光源发出的白光通过分束器分成两束光，其中一束光照射到待测物体表面，另一束光通过参照镜面反射回到干涉仪的干涉区域。当这两束光重新汇聚时，由于它们的相位发生了变化，就会形成干涉条纹。通过分析这些干涉条纹，可以精确地获得物体表面的微小形变或缺陷信息。

　　二、工作机制

　　白光干涉仪的工作机制涉及多个关键部分，包括光源、分束器、参考镜、待测物体和探测器。每个部分的功能密切配合，共同实现对物体表面的精确测量。

　　1.光源和分束器

　　它的光源通常是高亮度的白光LED或白光激光，它能够发出宽光谱的光。光源发出的光经过分束器被分成两束，一束光照射在物体表面，另一束光则直接进入参考镜。

　　2.参考镜和物体表面

　　一束光被引导至待测物体表面，经过反射后与另一束经过参考镜反射的光相遇。待测物体表面的微小凹凸或形变将改变反射光的相位，进而影响两束光的干涉效果。

　　3.干涉条纹的形成

　　这两束光在干涉仪的干涉区域重新汇聚，产生干涉条纹。由于它使用的是宽光谱光源，干涉条纹的形态与光的相位差、光路差等因素密切相关。这些条纹的变化反映了物体表面的微小变化。

　　4.探测器与数据分析

　　探测器捕捉到的干涉条纹通过计算机进行分析，精确测量表面高度变化和表面缺陷。通过分析条纹的变化，可以得到表面形貌的三维图像，从而对物体表面进行详细的形态分析。

　　三、优势与应用

　　作为一种高精度的测量仪器，具有众多显著优势。首先，能够提供高空间分辨率，通常可以测量到纳米级别的表面变化，这使得它在微米和纳米尺度的精确测量中具有不可替代的优势。其次，由于使用的是宽光谱白光，它避免了单色光干涉仪可能出现的色散误差，适用于更为复杂的测量环境。

　　在应用方面，广泛应用于表面测量、光学元件的检测、薄膜厚度的测量以及材料的微观形貌分析等领域。例如，在半导体行业中，可以用于芯片表面的检测和测量，以确保芯片表面的平整度和精度。在生物医学领域，它也可用于细胞表面形态的观测和分析。

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