[发明专利]一种应用于波长调制抗振干涉系统的位置粗获取方法

说明书

本发明提供一种应用于波长调制抗振干涉系统的位置粗获取方法，包括标定过程和测试过程，可以实时获取当前位置的光程差并显示，方便调试与提高测量精度；使用电压变化量作为拟合参数，可消除光源功率、倾斜角改变等原因导致的绝对电压变化；提出的方法仅与SLD光源的光谱形状有关，有较好的重复性；提出的方法应用于波长调制抗振干涉系统，无需添加额外器件即可完成当前位置的实时测量，丰富了系统的功能。

技术领域

本发明属于光学显微干涉领域，涉及一种干涉系统中的位置粗获取方法，可用于实时检测样品的当前测量位置。特别是涉及一种应用于波长调制抗振干涉系统中的位置粗获取方法。

背景技术

光学显微干涉法具有纳米级精度和非接触测量的特点，被广泛应用于微结构和纳米结构测量。常用的干涉方法包括相移干涉法(PSI)、白光垂直扫描干涉法(VSI)、波长调制干涉法等，其中PSI和VSI一般通过移动压电陶瓷完成相移，但机械相移会引入额外的机械误差，并且测量速度较慢。而波长调制干涉包含波长扫描干涉和波长移相干涉，其通过改变光源波长来完成相移，测量速度快，无机械扫描，具有在线和高精度测量的潜力。

在波长调制干涉测试中，往往需要已知当前测量位置信息。如在波长扫描干涉中，常采用傅里叶变换法提取干涉相位，进而得到样品表面形貌。为防止傅里叶变换后幅值峰重叠，系统往往需要偏离零光程差(OPD)位置，且由于傅里叶变换法无法判断正负方向，故并不能跨越零光程差进行测量，需已知当前测量位置。在波长移相干涉系统中，相移量由波长步进量和干涉位置同时决定。当波长步进量不变时，不同测量位置处的相移量不同。因此，已知当前测量位置至关重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种可以应用于波长调制抗振干涉系统的位置粗获取方法，可实时获得并显示当前测量位置的方法，方便系统调试，提高测量精度。

实现本发明目的的技术方案为：

一种应用于波长调制抗振干涉系统的位置粗获取方法，包括标定过程和测试过程，其中标定过程包含如下步骤：

1)初始化系统，上位机控制闭环压电陶瓷促动器PZT大范围间断扫描，利用光电探测器输出超辐射发光二极管SLD干涉信号数据并保存；

2)通过提取极大值点的方式提取干涉信号的上包络，寻找干涉上包络的最大值，并在其两侧1μm范围内采用三次样条插值的方法精确确定零光程差位置；

3)利用干涉光强最大值对干涉上包络进行归一化处理，然后将光强最大值对应位置设为零光程差，更改位置表达方式；

4)利用基于最小二乘的高斯函数拟合的方法对当前测量位置和干涉上包络进行拟合，得到其函数关系式；

测试过程包含如下步骤：

1)初始化系统，计算机控制闭环压电陶瓷促动器PZT大范围连续扫描，利用光电探测器和DSP控制器采集并保存SLD干涉信号数据；

2)利用DSP控制器寻找全局最大光强对应的最大电压，并传输给上位机；

3)利用DSP控制器让开环PZT进行小范围扫描，并寻找局部最大光强对应的最大电压，并传输给上位机；

4)上位机利用DSP传输的数据求得电压相对量，代入标定获得的函数表达式，计算当前测量位置并显示；

5)当重新调整样品位置时，若倾斜角改变，则重新执行步骤2)、3)、4)，若倾斜角未改变，则仅执行步骤3)、4)即可。

所述的，标定过程步骤1)包括：

(1.1)打开SLD光源、光电探测器、PZT控制器，通过观察示波器上光电探测器输出，调节载物台至示波器上出现干涉条纹，并接近零光程差位置；