基于白光光譜干涉技術(shù)的薄膜測(cè)量方法研究.pdf

1、薄膜作為一種特殊的結(jié)構(gòu)，具有與塊狀材料不同的獨(dú)特性能，在光學(xué)、信息、生物、航天等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。薄膜的各種特性直接決定著其能否正常工作，因此對(duì)薄膜的檢測(cè)越發(fā)重要。
　　白光光譜干涉技術(shù)作為一種光學(xué)測(cè)試方法，具有非接觸、高精度等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于薄膜特性檢測(cè)領(lǐng)域。該方法不僅能夠測(cè)量薄膜厚度、折射率等信息，而且也能測(cè)量相位特性，具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。本課題圍繞白光光譜干涉技術(shù)展開，研究基于該技術(shù)的薄膜特性檢測(cè)，在分析相關(guān)理論的基礎(chǔ)上搭建

2、測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)薄膜特性檢測(cè)。論文的主要工作如下：
　　1.系統(tǒng)論述了薄膜的發(fā)展和應(yīng)用，對(duì)目前常用的薄膜測(cè)試方法進(jìn)行總結(jié)歸納，并詳細(xì)闡述了白光光譜干涉測(cè)試技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。
　　2.分析了白光光譜干涉技術(shù)原理。從干涉原理、部分相干光理論和薄膜結(jié)構(gòu)反射特性三個(gè)方面分析了該技術(shù)的理論基礎(chǔ)，為后續(xù)工作奠定基礎(chǔ)。
　　3.研究了幾種常用相位提取算法，從求解精度、測(cè)量范圍、運(yùn)算時(shí)間、抗噪能力、引入誤差形式等方面進(jìn)行比較，選擇時(shí)間相移

3、法作為本系統(tǒng)的相位提取算法。
　　4.闡述了最優(yōu)化理論，針對(duì)局部算法，提出了兩種初值確定方法，基于非線性相位提取初值和基于反射率提取初值，兩種方法均能提取合適的初值用于優(yōu)化計(jì)算；針對(duì)全局算法，設(shè)計(jì)了模擬退火法和遺傳算法用于測(cè)量薄膜特性參數(shù)，兩種方法均能在不需初值的情況下取得較精確的結(jié)果。從時(shí)間、精度等方面對(duì)幾種方法進(jìn)行分析，結(jié)果表明局部算法相比全局算法能夠在更短的時(shí)間內(nèi)得到精度更高的結(jié)果；但全局算法不需要初值，并且能夠同時(shí)測(cè)量膜厚