白光干涉仪介绍

白光干涉仪是利用光束之间的干涉效应的设备。当从样品反射的光与高精度参考镜反射的光叠加时，就会发生干涉。这种方法的基本原理是迈克尔逊干涉法。在白光干涉法中，一个宽带白光源被用来照亮样品。来自相干光源的准直光束被分成两束，即使用分光器的测量光束和参考光束。测量光束将击中样品，而参考光束是击中参考镜的光束。从样品和参考镜反射的光在分光器处重新组合，并被聚焦到一个CCD相机上。图1显示了白光干涉仪的光学设置。

图1：白光干涉仪的设置

如果从样品反射的光和到相机的参考光束之间的光路长度（光所经过的距离）有任何差异，在相机上就会发生干涉。然后对形成的干涉图案进行研究。如果光路长度相同，就会发生建设性的干涉，相机像素在这些点上显示出高的强度。对于不同的路径长度，破坏性干扰发生，相机像素上显示出低强度。白光干涉仪被用于高精度的距离和厚度测量。表面粗糙度可以用这种方法测量。可以将光分成红、蓝、绿三色的彩色相机是这种技术的首选。这种方法涉及复杂的光学器件。

白光干涉仪优点

可以在亚纳米范围内测量一个宽阔的视野
避免了因假性干涉条纹而产生的噪音
可以从白光中过滤出不同的波长来测量样品
能够进行快速测量
可以进行精确的厚度测量

白光干涉仪缺点

角度特性有限或为零
对某些物体的使用有限。使用白光干涉仪的测量只有在有良好反射的情况下才有可能。因此，它不能对所有物体进行测量。如果从测量区域反射的光和从参考镜反射的光之间有明显的差异，就不能进行测量。白光干涉仪不能测量带刺或凹凸不平的样品或不反光的部分，尽管它能很好地处理镜面。
倾斜校正是必需的。倾斜的样品可能会导致紧密间隔的干扰模式，影响测量精度。所以在进行测量之前，必须用测角台对样品进行倾斜校正。有一些白光干涉测量系统带有倾斜机制，可以自动纠正样品的倾斜。
XY平台测量的分辨率很低。由于采样数据集的数量少（大约30万），XY平台测量的分辨率很低。
对振动很敏感。由于设备对振动的高度敏感，安装地点非常有限。安装时需要有减震台。

白光干涉仪应用

用于工业和自动化的干涉仪。用于工业应用的白光干涉仪由一个坚固的传感器、一条高度灵活的传感器电缆和一个装在铝制外壳中的控制器组成，可以安装在DIN（德国标准协会）导轨上。控制器对环境温度的变化进行补偿，并帮助达到温度稳定性。干涉仪可以被集成，因为它有一个坚固的设计。传感器和控制器的空间分离是可能的，电缆长度可达10米。
反射测量。白光干涉仪可以发现光子集成电路内部的反射。
医学成像。白光干涉仪可用于医学成像中的光学相干断层扫描。
寻找表面粗糙度。检查金属表面的划痕。
距离和色散测量