基于离轴显微干涉术的微结构测试系统及方法

摘要

一种基于离轴显微干涉术的微结构测试系统及方法，包括激光光源，在激光光源的输出光轴上设置有分光器件，在分光器件的一条光输出轴上设置有第一准直扩束器，第一准直扩束器的光输出轴上设置有分光棱镜，在分光器件的另一条光输出轴上设置有第一反射镜，第一反射镜的反射光轴上设置有第二准直扩束器，第二准直扩束器的光输出轴上设置有第二反射镜，第二反射镜的反射光轴对应分光棱镜，第一准直扩束器通过分光棱镜输出的光路上设置有用于照射被测样本和收集被测样本表面反射物光的显微物镜，分光棱镜的输出光路上对应设置用于光电转换的CCD，CCD的另一端点连接数字图像采集卡。本发明仅需要一幅干涉图即可达到微结构表面形貌测量的目的，能够实现实时动态测试。

主权项

一种用于基于离轴显微干涉术的微结构测试系统的方法，其特征在于，所述的基于离轴显微干涉术的微结构测试系统，包括激光光源(1)，在激光光源(1)的输出光轴上设置有分光器件(3)，在所述的分光器件(3)的一条光输出轴上设置有第一准直扩束器(6)，所述第一准直扩束器(6)的光输出轴上设置有分光棱镜(11)，在所述的分光器件(3)的另一条光输出轴上设置有第一反射镜(4)，所述第一反射镜(4)的反射光轴上设置有第二准直扩束器(8)，所述第二准直扩束器(8)的光输出轴上设置有第二反射镜(9)，所述第二反射镜(9)的反射光轴对应所述分光棱镜(11)，所述的第一准直扩束器(6)通过分光棱镜(11)输出的光路上设置有用于照射被测样本(13)和收集被测样本(13)表面反射物光的显微物镜(12)，所述分光棱镜(11)的输出光路上对应设置用于光电转换的CCD(14)，所述的CCD(14)的另一端点连接数字图像采集卡(15)，所述的方法包括如下步骤：1)将光源发出的激光通过分光成为两束相干光，相干光中物光经过被测样本的反射到达CCD，与入射到CCD的参考光进行干涉形成干涉图，所述的参考光通过光路中的反射镜调节后输出的反射光与CCD所接收的物光的光轴成一定的离轴角度θ，增大载频，保证离轴干涉；2)将一平面反射镜的镜面作为理想反射面，记录平面反射镜镜面的离轴干涉图，对所述的离轴干涉图进行傅里叶变换，对离轴干涉图进行频谱滤波，得到包含有参考光相位及系统引入的光学畸变相位的理想反射面的干涉项，并将理想反射面的干涉项作为系统误差进行记录，将此步骤2)得到的记录作为以后每一次测量中消除系统误差的参考，并在以后的每一次测量中跳过此步骤2)，不再重复记录；3)将微器件作为被测样本放置于光路中，采集离轴干涉图并记录，对所采集的离轴干涉图进行傅里叶变换，经过对离轴干涉图的频谱滤波，得到包含有微器件形貌相位、参考光相位以及系统引入的光学畸变相位的干涉项；4)将系统误差进行共轭计算，将计算结果与步骤3)中所得微器件的干涉项相乘，消除与步骤2)所记录的系统误差相对应的系统误差，即得到微器件的真实形貌相位，再通过相位与高度的比例关系恢复微器件的表面形貌信息。