CN114562942A - 一种测量系统和测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种测量系统和测量方法，包括：光发射模块，用于产生泵浦光和探测光，并使泵浦光照射待测物，在待测物中形成声波，声波在待测物相对的表面之间传播；时间延迟器，用于调节探测光和泵浦光之间的延迟时间；干涉模块包括参考镜和分束组件，分束组件用于使探测光分光形成第一探测光和第二探测光，第一探测光达到待测物表面后返回形成信号光，第二探测光到达参考镜后反射形成参考光，参考光和信号光干涉形成干涉光；探测模块，探测模块用于探测干涉光，并根据多个延迟时间下的干涉光获得待测物的待检测信息。与现有技术相比，本发明中的干涉光的探测灵敏度更高，从而能够提高测量系统的测量精度。

Description

一种测量系统和测量方法

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，更具体地说，涉及一种测量系统和测量方法。

背景技术

随着现代科技的发展，半导体芯片的尺寸日益减小，半导体芯片的加工工艺日益更新。但是，由于半导体芯片的加工步骤较多，且任一加工步骤生产的芯片不合格都可能导致整个芯片失效，因此，现有技术中经常在关键的加工步骤之后引入检测工序，通过检测芯片的膜层厚度等信息，及时排除不合格芯片，提高芯片产品的合格率。

现有的一种测量金属薄膜厚度的方法是基于光声效应与泵浦探测技术的测量方法，其通过泵浦光诱发待测薄膜产生声波，通过声波对待测薄膜材料光学特性的改变，使得照射到待测薄膜上的探测光的反射率发生变化，进而可以根据发射率发生变化的时间以及声波在待测薄膜内的传播速度计算出待测薄膜的厚度。但是，由于探测光的反射率变化非常小，因此，检测探测光反射率变化的信号的分辨率比较低，导致金属薄膜厚度的测量精度较低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种测量系统和测量方法，以提高金属薄膜厚度的测量精度。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种测量系统，包括：

光发射模块，用于产生泵浦光和探测光，并使所述泵浦光照射待测物，在所述待测物中形成声波，所述声波在待测物相对的表面之间传播；

时间延迟器，用于调节所述探测光和所述泵浦光之间的延迟时间；

干涉模块，所述干涉模块包括参考镜和分束组件，所述分束组件用于使所述探测光分光形成第一探测光和第二探测光，所述第一探测光达到所述待测物表面后返回形成信号光，所述第二探测光到达所述参考镜后反射形成参考光，所述参考光和所述信号光干涉形成干涉光；

探测模块，所述探测模块用于探测所述干涉光，并根据多个延迟时间下的所述干涉光获得所述待测物的待检测信息。

可选地，所述干涉模块还包括调节器，用于调节所述第二探测光的光程；

所述分束组件包括光纤分束器；所述光纤分束器用于使所述探测光分光形成第一探测光和第二探测光；所述调节器包括光纤调节器，所述光纤调节器用于调节所述参考镜与所述光纤分束器之间的光纤长度，以便调节所述第二探测光的光程；

或者，所述分束组件包括分光棱镜，所述分光棱镜用于使所述探测光分光形成第一探测光和第二探测光；所述调节器用于调节所述参考镜沿所述第二探测光入射至所述参考镜的方向的位置，以便调节所述第二探测光的光程。

可选地，所述时间延迟器用于调节所述探测光到达所述待测物表面的时间；

或者，所述时间延迟器用于调节所述泵浦光到达所述待测物表面的时间。

可选地，当所述时间延迟器用于调节所述探测光到达所述待测物表面的时间时，所述干涉模块位于所述时间延迟器和所述待测物之间。

可选地，所述光发射模块包括：

激光器，用于产生激光；

分光元件，用于对所述激光进行分光，形成所述泵浦光和所述探测光。

可选地，所述光发射模块还包括光调制器和与所述光调制器相连的信号控制器；

所述光调制器位于所述泵浦光的光路上，用于对所述泵浦光进行调制，并使调制后的所述泵浦光照射到所述待测物的表面；

所述信号控制器用于生成控制信号并传输至所述光调制器，以通过所述控制信号控制所述光调制器的调制幅度。

可选地，所述探测模块包括探测器和数据处理模块；

所述探测器用于探测所述干涉光，并获得所述干涉光的光强随所述延迟时间变化的干涉信息；

所述数据处理模块用于根据所述干涉光的光强随所述延迟时间变化的干涉信息获得所述干涉信息的变化时间周期，并根据所述时间周期获得所述待测物的待检测信息。

可选地，所述数据处理模块用于根据所述干涉信息的相邻光强峰值或相邻光强低谷值之间的延迟时间差，获取所述时间周期；

所述检测信息包括待测物的厚度，所述数据处理模块还用于根据所述时间周期和声速获取所述待测物的厚度；或者，

所述检测信息包括待测物的声速，所述数据处理模块还用于根据所述时间周期和待测物厚度，获取所述待测物内的声速。

可选地，所述探测模块还包括位于在所述探测器和所述数据处理模块之间的解调器；

所述解调器用于接收所述光发射模块中的信号控制器输出的参考信号和所述探测器输出的所述干涉光的光强随所述延迟时间变化的干涉信息，根据所述参考信号对所述干涉光的光强随所述延迟时间变化的干涉信息进行解调，并将解调后的所述干涉光的光强随所述延迟时间变化的干涉信息传输至所述数据处理模块。

可选地，所述泵浦光和第一探测光在待测物表面形成的光斑至少部分重合，所述泵浦光的入射角度与所述第一探测光的入射角度不同。

可选地，所述第一探测光垂直入射至所述待测物表面。

可选地，所述探测光为宽光谱光或者单波长光；所述探测光为连续光；所述泵浦光为脉冲光。

一种测量方法，应用于如上任一项所述的测量系统，所述测量方法包括：

产生泵浦光和探测光，并调节所述探测光和所述泵浦光之间的延迟时间；

使所述泵浦光照射待测物，在所述待测物中形成声波，所述声波在待测物相对的表面之间传播；

使所述探测光分光形成第一探测光和第二探测光，所述第一探测光达到所述待测物表面后返回形成信号光，所述第二探测光到达参考镜后反射形成参考光，所述参考光和所述信号光干涉形成干涉光；

探测所述干涉光，并根据多个延迟时间下的所述干涉光获得所述待测物的待检测信息。

可选地，探测所述干涉光，并根据多个延迟时间下的所述干涉光获得所述待测物的待检测信息包括：

探测所述干涉光，并获得所述干涉光的光强随所述延迟时间变化的干涉信息；

根据所述干涉光的光强随所述延迟时间变化的干涉信息获得所述干涉信息的变化时间周期，并根据所述时间周期获得所述待测物的待检测信息；

其中，所述检测信息包括待测物的厚度，根据所述时间周期获取所述待测物的检测信息包括：根据所述时间周期和声速获取所述待测物的厚度；

或者，所述检测信息包括待测物的声速，根据所述时间周期获取所述待测物的检测信息包括：根据所述时间周期和待测物厚度，获取所述待测物内的声速。

可选地，获取所述干涉信息的变化时间周期包括：

根据所述干涉信息的相邻光强峰值或相邻光强低谷值之间的延迟时间差，获取所述时间周期。

可选地，所述测量系统包括调节器，用于调节所述第二探测光的光程，使所述探测光分光形成第一探测光和第二探测光之前，还包括：

通过所述调节器调节所述第二探测光的光程，使所述第一探测光和泵浦光同时到达所述待测物表面时，所述参考光与所述信号光干涉的光程差为零。

与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

本发明所提供的测量系统和测量方法，通过泵浦光激发待测物产生声波，声波在待测物相对的表面之间传播，使得待测物发生微小形变，第一探测光照射到发生微小形变的待测物的表面之后，第一探测光的相位发生变化，使第一探测光返回形成的信号光和第二探测光到达参考镜后反射形成的参考光干涉后形成干涉光，通过调节探测光和泵浦光之间的延迟时间，并探测多个延迟时间下的所述干涉光即可获取得到待测物的待检测信息。与现有技术相比，本发明中的干涉光的探测灵敏度更高，即探测干涉光的光强信号的分辨率更高，从而能够提高测量系统的测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例提供的测量系统的结构示意图；

图2为本发明另一个实施例提供的测量系统的结构示意图；

图3为本发明另一个实施例提供的测量系统的结构示意图；

图4为本发明另一个实施例提供的测量系统的结构示意图；

图5为本发明另一个实施例提供的测量系统的结构示意图；

图6为本发明一个实施例提供的测量方法的流程图。

具体实施方式

以上是本发明的核心思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种测量系统，如图1所示，包括：

光发射模块10，用于产生泵浦光B和探测光T，并使泵浦光B照射待测物A，在待测物A中形成声波，声波在待测物A相对的表面之间传播；

时间延迟器102，用于调节探测光T和泵浦光B之间的延迟时间；

干涉模块11，干涉模块11包括参考镜110和分束组件111，分束组件111用于使探测光T分光形成第一探测光T1和第二探测光T2，第一探测光T1达到待测物A表面后返回形成信号光X1，第二探测光T2到达参考镜110后反射形成参考光X2，参考光X2和信号光X1干涉形成干涉光G；

探测模块12，探测模块用于探测干涉光G，并根据多个延迟时间下的干涉光G获得待测物A的待检测信息。

本发明实施例中，使泵浦光B照射待测物A之后，泵浦光B激发待测物A产生声波，声波在待测物A相对的表面之间的内部传播，使得待测物A的表面发生微小形变。分束组件111将探测光T分成第一探测光T1和第二探测光T2，第一探测光T1照射到发生微小形变的待测物A的表面之后，第一探测光T1的相位发生变化，第一探测光T1被待测物A反射之后返回分束组件111形成信号光X1，第二探测光T2到达参考镜110之后，被参考镜110反射形成参考光X2，信号光X1和参考光X2在分束组件111处发生干涉后形成干涉光G。

当第一探测光T1的相位发生变化之后，干涉光G的光强也会发生变化，通过调节第一探测光T1相对于泵浦光B的延迟时间以及探测干涉光G，即可获得多个延迟时间下的干涉光G的光强，根据多个延迟时间下的干涉光G的光强即可获得待测物A的待检测信息。

与现有技术中通过测量探测光的光强，并根据探测光的光强发生变化的时间获得待检测信息的方式相比，本发明中的干涉光G的光强更大，使得其探测灵敏度更高，即探测干涉光G的光强信号的分辨率更高，从而能够提高测量系统的测量精度。

本发明一些实施例中，待测物A为金属薄膜，该金属薄膜生长在基板上，声波在金属薄膜内传播时，会被金属薄膜和基板的交界面反射回金属薄膜的上表面，基于此，本发明实施例中测量的都是待测物A上表面的微小形变，所述微小形变会改变第一探测光的光程，从而改变干涉光G的光强。

需要说明的是，本发明实施例中的测量系统不仅可以根据干涉光G的探测结果获得待测物A的膜厚，还可以根据干涉光G的探测结果获得待测物A的弹性模量或声速等。即本发明实施例中，探测模块12根据干涉光G获得的待测物A的待检测信息包括膜厚、弹性模量和声速等。

还需要说明的是，如图1所示，泵浦光B和第一探测光T1在待测物A表面形成的光斑至少部分重合，并且，泵浦光B入射到待测物A上的入射角与第一探测光T1入射到待测物A上的入射角不同。可选地，第一探测光T1垂直入射到待测物A表面。

本发明一些实施例中，如图1所示，分束组件111包括光纤分束器，该光纤分束器用于使探测光T分光形成第一探测光T1和第二探测光T2。本发明的一些实施例中，干涉模块11还包括调节器，该调节器用于调节第二探测光T2的光程，使第一探测光T1和泵浦光B同时到达待测物A表面时，参考光X2与信号光X1干涉的光程差为零。

参考光X2与信号光X1干涉的光程差为零，能够保证干涉光光程差为零时的干涉光信号最强，从而能够提高信噪比，增加检测精度。在其他实施例中，所述调节器也可以使参考光X2与信号光X1干涉的光程差为λ/2、λ/4、nλ或其他值，λ为第一探测光的波长，n为整数；

本发明一些实施例中，调节器包括光纤调节器，该光纤调节器用于调节参考镜110与光纤分束器即分束组件111之间的光纤长度，以调节第二探测光T2的光程。

所述光纤调节器包括光纤拉伸器，光纤缠绕于光纤拉伸器上，用于通过电致伸缩效应改变光纤的长度，以改变光纤中传输的光的相位。

由于探测光T、第一探测光T1和第二探测光T2都是在多个光纤中分别传输的，而沿光纤传输的光路可以免除准直调节等繁琐工作，因此，降低了测量系统部分光路的调节难度，提高了系统的稳定性与抗干扰能力。

当然，本发明并不仅限于此，在另一些实施例中，探测光T、第一探测光T1和第二探测光T2还可以为空间光，此时，分束组件111包括分光棱镜，该分光棱镜用于使探测光T分光形成第一探测光T1和第二探测光T2。此时，调节器用于调节参考镜110沿第二探测光T2入射至参考镜110的方向的位置，以调节第二探测光T2的光程。

本发明的一些实施例中，如图2所示，光发射模块10包括激光器100和分光元件101。其中，激光器100用于产生激光；分光元件101用于对激光进行分光，形成泵浦光B和探测光T。当然，本发明并不仅限于此，在另一些实施例中，如图3所示，光发射模块10可以包括第一光源103和第二光源104，第一光源103用于发射探测光T，第二光源104用于发射泵浦光B。其中，第一光源103和第二光源104包括激光器和发光二极管等。

需要说明的是，探测光T为宽光谱光或者单波长光。并且，探测光T即第一探测光T1和/或第二探测光T2为连续光；泵浦光B为脉冲光。具体的，本实施例中，所述探测光T为宽光谱，探测光T为宽光谱能够增加系统检测的膜层的厚度范围，增加检测量程，且能够提高信噪比。

其中，当探测光T和泵浦光B是由同一束光进行分光获得时，泵浦光B的光路上还具有光调制器，该光调制器用于将泵浦光B由连续光调制成脉冲光，在此不再赘述。探测光T为连续光，所述第一探测光T1和/或第二探测光T2也为连续光，有利于使第一探测光T1和第二探测光T2相遇，有利于使第一探测光T1和第二探测光T2之间发生干涉。在其他实施例中，所述探测光也可以为脉冲光。

本发明一些实施例中，如图2所示，时间延迟器102设置在探测光T的光路上，用于调节探测光T到达待测物A表面的时间，即时间延迟器102通过调节探测光T到达待测物A表面的时间，调节探测光T和泵浦光B之间的延迟时间。

当然，本发明并不仅限于此，在另一些实施例中，如图3所示，时间延迟器102设置在泵浦光B的光路上，用于调节泵浦光B到达待测物A表面的时间，即时间延迟器102通过调节泵浦光B到达待测物A表面的时间，调节探测光T和泵浦光B之间的延迟时间。

需要说明的是，所述延迟时间为某一时刻，连续光到达待测物表面的时间相对于同时到达的泵浦光脉冲或上一泵浦光脉冲之间的时间延迟；连续光与脉冲光同时到达待测物表面，则所述延迟时间为零。需要说明的是，当时间延迟器102用于调节探测光T到达待测物A表面的时间时，即当时间延迟器102设置在探测光T的光路上时，如图2所示，干涉模块11位于时间延迟器102和待测物A之间。

本发明一些实施例中，分光元件101包括光纤分束器。泵浦光B和探测光T都沿光纤传输，即，本发明实施例中，任意两个器件之间的光路都可以采用光纤，即采用光纤传输两个器件之间的泵浦光B和探测光T，以进一步降低测量系统光路的调节难度，提高系统的稳定性与抗干扰能力。当然，本发明并不仅限于此，在另一些实施例中，分光元件101还可以包括分光棱镜等。在其他实施例中，所述探测光T为连续光，所述激光器100发射的光束为连续光，所述激光器100发射的光经所述分光元件分光之后形成探测光和泵浦光，所述测量系统还包括脉冲光转化器，经所述分光元件出射的泵浦光经所述脉冲光转化器转化为脉冲光。

在上述实施例的基础上，本发明的一些实施例中，如图4所示，光发射模块10还包括光调制器103和与光调制器103相连的信号控制器104。

其中，光调制器103位于泵浦光B的光路上，用于对泵浦光B进行调制，并使调制后的泵浦光B照射到待测物A的表面；信号控制器104用于生成控制信号并传输至光调制器103，以通过控制信号控制光调制器103的调制幅度。

本发明实施例中，光调制器103可以为对泵浦光B进行振幅调制的光调制器，也可以对泵浦光B的偏振态进行偏振调制的光调制器，当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，还可以通过其他方式对泵浦光B进行调制，例如，可以采用偏振调制和振幅调制共同对泵浦光B进行调制。

在上述任一实施例的基础上，本发明的一些实施例中，如图5所示，探测模块12包括探测器120和数据处理模块121。

其中，探测器120用于探测干涉光G，并获得干涉光G的光强随延迟时间变化的干涉信息；

数据处理模块121用于根据干涉光G的光强随延迟时间变化的干涉信息获得干涉信息的变化时间周期，并根据时间周期获得待测物A的待检测信息。其中，数据处理模块121用于根据干涉信息的相邻光强峰值或相邻光强低谷值之间的延迟时间差，获取时间周期。

本发明一些实施例中，检测信息包括待测物A的厚度，则数据处理模块121还用于根据时间周期和声速获取待测物A的厚度。或者，本发明的另一些实施例中，检测信息包括待测物A的声速，则数据处理模块121还用于根据时间周期和待测物A的厚度，获取待测物A内的声速。

由于声波在待测物A内部传输的时间是未知的，因此，本发明实施例中通过不断调节时间延迟器102的延迟时间，使泵浦光B和第一探测光T1的延迟时间依次为△t₁、△t₂、△t₃……，且△t₁、△t₂、△t₃……依次增大，然后通过检测干涉光G，获得多个延迟时间下干涉光G的光强，即，获得干涉光G的光强随延迟时间变化的干涉信息。

由于当声波和第一探测光T1同时传输到待测物A表面时，待测物A表面的形变量最大，第一探测光T1的相位变化最大，即探测到的干涉光G的光强变化最大，因此，可以根据相邻两个光强变化最大点之间的时间差获得相邻两个声波传播到待测物A上表面的时间差，即可获得声波在待测物A相对两个表面之间传播的时间。

根据干涉信息中相邻两个光强峰值之间的延迟时间差或相邻两个光强低谷值之间的延迟时间差，即可获得干涉信息的变化时间周期，该变化时间周期等于相邻两个声波传播到待测物A上表面的时间差，等于声波在待测物A相对两个表面之间传播的时间，因此，根据该干涉信息的变化时间周期即可获得待测物A的待检测信息。

需要说明的是，由于声波在待测物传播过程中信号的衰减以及噪声的干扰，所述干涉信号并非严格意义上的周期信号，因此，所述时间周期也并非严格的周期，所述时间周期具体的可以为相邻两个光强变化最大点之间的时间差获得相邻两个声波传播到待测物A上表面的时间差。在其他实施例中，还可以根据光强的其他特征获取周期时间，例如光强曲线的相邻拐点之间的延迟时间差。需要说明的是，声波在待测物A内传播的时间是指声波从待测物A表面产生后到达待测物A和基板的交界面的时间，以及，从交界面被反射回待测物A表面的时间之和。即D＝V*T/2，其中，D为待测物A的厚度，V为声波在待测物A内的传播速度，T为声波在待测物A内传播的时间，即干涉信息的变化时间周期。

在此基础上，本发明的一些实施例中，如图5所示，探测模块12还包括位于在探测器120和数据处理模块121之间的解调器122；

解调器122用于接收光发射模块10中的信号控制器104输出的参考信号和探测器120输出的干涉光G的光强随延迟时间变化的干涉信息，根据参考信号对干涉光G的光强随延迟时间变化的干涉信息进行解调，并将解调后的干涉光G的光强随延迟时间变化的干涉信息传输至数据处理模块121。

需要说明的是，本发明实施例中，根据参考信号对干涉光G的光强随延迟时间变化的干涉信息进行解调，可以对干涉信息进行滤除噪声和放大处理。之后，数据处理模块121根据干涉光G的光强随延迟时间变化的干涉信息获得干涉信息的变化时间周期，可以提高数据处理模块121数据处理的准确度。

本发明实施例还提供了一种测量方法，应用于如上任一实施例提供的测量系统，如图6所示，包括：

S101：产生泵浦光和探测光，并调节探测光和泵浦光之间的延迟时间；

本发明实施例中，参考图1，光发射模块10产生泵浦光B和探测光T。一些实施例中，参考图2，光发射模块10包括激光器100和分光元件101，激光器100产生激光；分光元件101对激光进行分光，形成泵浦光B和探测光T。或者，参考图3，第一光源103产生探测光T，第二光源104产生泵浦光B。

S102：使泵浦光照射待测物，在待测物中形成声波，声波在待测物相对的表面之间传播；

参考图1，光发射模块10产生泵浦光B之后，使泵浦光B照射待测物A，泵浦光B激发待测物A产生声波，声波在待测物A相对的表面之间的内部传播，使得待测物A的表面发生微小形变。

S103：使探测光分光形成第一探测光和第二探测光，第一探测光达到待测物表面后返回形成信号光，第二探测光到达参考镜后反射形成参考光，参考光和信号光干涉形成干涉光；

参考图1，分束组件111将探测光T分成第一探测光T1和第二探测光T2，第一探测光T1照射到发生微小形变的待测物A的表面之后，第一探测光T1的相位发生变化，第一探测光T1被待测物A反射之后返回分束组件111形成信号光X1，第二探测光T2到达参考镜110之后，被参考镜110反射形成参考光X2，信号光X1和参考光X2在分束组件111处发生干涉后形成干涉光G。

本发明一些实施例中，当干涉模块包括调节器时，使探测光分光形成第一探测光和第二探测光之前，还包括：

通过调节器调节第二探测光的光程，使第一探测光和泵浦光同时到达待测物表面时，参考光与信号光干涉的光程差为零。

本发明一些实施例中，调节第二探测光的光程包括：调节参考镜与光纤分束器即分束组件之间的光纤长度，或者，调节参考镜沿第二探测光入射至参考镜的方向的位置。

S104：探测干涉光，并根据多个延迟时间下的干涉光获得待测物的待检测信息。

当第一探测光T1的相位发生变化之后，干涉光G的光强也会发生变化，通过调节第一探测光T1相对于泵浦光B的延迟时间以及探测干涉光G，即可获得多个延迟时间下的干涉光G的光强，根据多个延迟时间下的干涉光G的光强即可获得待测物A的待检测信息。

与现有技术中通过测量探测光的光强，并根据探测光的光强发生变化的时间获得待检测信息的方式相比，本发明中的干涉光G的光强更大，使得其探测灵敏度更高，即探测干涉光G的光强信号的分辨率更高，从而能够提高测量系统的测量精度。

需要说明的是，本发明实施例中不仅可以根据干涉光G的探测结果获得待测物A的膜厚，还可以根据干涉光G的探测结果获得待测物A的弹性模量或声速等。即本发明实施例中，根据干涉光G获得的待测物A的待检测信息包括膜厚、弹性模量和声速等。

其中，调节探测光和泵浦光之间的延迟时间包括：

调节探测光T到达待测物A表面的时间；

或者，调节泵浦光B到达待测物A表面的时间。

即，本发明一些实施例中，既可以通过调节探测光T到达待测物A表面的时间，调节探测光T和泵浦光B之间的延迟时间，也可以通过调节泵浦光B到达待测物A表面的时间，调节探测光T和泵浦光B之间的延迟时间。

本发明一些实施例中，使泵浦光照射待测物之前，还包括：

对泵浦光B进行调制。

本发明实施例中，可以对泵浦光B进行振幅调制，也可以对泵浦光B进行偏振态调制，当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，还可以通过其他方式对泵浦光B进行调制，例如，可以采用偏振调制和振幅调制共同对泵浦光B进行调制。

本发明一些实施例中，探测干涉光，并根据多个延迟时间下的干涉光获得待测物的待检测信息包括：

探测干涉光，并获得干涉光的光强随延迟时间变化的干涉信息；

根据干涉光的光强随延迟时间变化的干涉信息获得干涉信息的变化时间周期，并根据时间周期获得待测物的检测信息。

本发明一些实施例中，检测信息包括待测物的厚度，则根据时间周期获取待测物的检测信息包括：根据时间周期和声速获取待测物的厚度。当然，本发明并不仅限于此，另一些实施例中，检测信息包括待测物的声速，则根据时间周期获取待测物的检测信息包括：根据时间周期和待测物厚度，获取待测物内的声速。

在此基础上，本发明的一些实施例中，获取干涉信息的变化时间周期包括：

根据干涉信息的相邻光强峰值或相邻光强低谷值之间的延迟时间差，获取时间周期。

由于声波在待测物A内部传输的时间是未知的，因此，本发明实施例中通过不断调节时间延迟器102的延迟时间，使泵浦光B和第一探测光T1的延迟时间依次为△t₁、△t₂、△t₃……，且△t₁、△t₂、△t₃……依次增大，然后通过检测干涉光G，获得多个延迟时间下干涉光G的光强，即，获得干涉光G的光强随延迟时间变化的干涉信息。

由于当声波和第一探测光T1同时传输到待测物A表面时，待测物A表面的形变量最大，第一探测光T1的相位变化最大，即探测到的干涉光G的光强变化最大，因此，可以根据相邻两个光强变化最大点之间的时间差获得相邻两个声波传播到待测物A上表面的时间差，即可获得声波在待测物A相对两个表面之间传播的时间。

根据干涉信息中相邻两个光强峰值之间的延迟时间差或相邻两个光强低谷值之间的延迟时间差，即可获得干涉信息的变化时间周期，该变化时间周期等于相邻两个声波传播到待测物A上表面的时间差，等于声波在待测物A相对两个表面之间传播的时间，因此，根据该干涉信息的变化时间周期即可获得待测物A的待检测信息。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (16)

1.一种测量系统，其特征在于，包括：

光发射模块，用于产生泵浦光和探测光，并使所述泵浦光照射待测物，在所述待测物中形成声波，所述声波在待测物相对的表面之间传播；

时间延迟器，用于调节所述探测光和所述泵浦光之间的延迟时间；

干涉模块，所述干涉模块包括参考镜和分束组件，所述分束组件用于使所述探测光分光形成第一探测光和第二探测光，所述第一探测光达到所述待测物表面后返回形成信号光，所述第二探测光到达所述参考镜后反射形成参考光，所述参考光和所述信号光干涉形成干涉光；

探测模块，所述探测模块用于探测所述干涉光，并根据多个延迟时间下的所述干涉光获得所述待测物的待检测信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述干涉模块还包括调节器，用于调节所述第二探测光的光程；

所述分束组件包括光纤分束器；所述光纤分束器用于使所述探测光分光形成第一探测光和第二探测光；所述调节器包括光纤调节器，所述光纤调节器用于调节所述参考镜与所述光纤分束器之间的光纤长度，以便调节所述第二探测光的光程；

或者，所述分束组件包括分光棱镜，所述分光棱镜用于使所述探测光分光形成第一探测光和第二探测光；所述调节器用于调节所述参考镜沿所述第二探测光入射至所述参考镜的方向的位置，以便调节所述第二探测光的光程。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述时间延迟器用于调节所述探测光到达所述待测物表面的时间；

或者，所述时间延迟器用于调节所述泵浦光到达所述待测物表面的时间。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，当所述时间延迟器用于调节所述探测光到达所述待测物表面的时间时，所述干涉模块位于所述时间延迟器和所述待测物之间。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光发射模块包括：

激光器，用于产生激光；

分光元件，用于对所述激光进行分光，形成所述泵浦光和所述探测光。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述光发射模块还包括光调制器和与所述光调制器相连的信号控制器；

所述光调制器位于所述泵浦光的光路上，用于对所述泵浦光进行调制，并使调制后的所述泵浦光照射到所述待测物的表面；

所述信号控制器用于生成控制信号并传输至所述光调制器，以通过所述控制信号控制所述光调制器的调制幅度。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述探测模块包括探测器和数据处理模块；

所述探测器用于探测所述干涉光，并获得所述干涉光的光强随所述延迟时间变化的干涉信息；

所述数据处理模块用于根据所述干涉光的光强随所述延迟时间变化的干涉信息获得所述干涉信息的变化时间周期，并根据所述时间周期获得所述待测物的待检测信息。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述数据处理模块用于根据所述干涉信息的相邻光强峰值或相邻光强低谷值之间的延迟时间差，获取所述时间周期；

所述检测信息包括待测物的厚度，所述数据处理模块还用于根据所述时间周期和声速获取所述待测物的厚度；或者，

所述检测信息包括待测物的声速，所述数据处理模块还用于根据所述时间周期和待测物厚度，获取所述待测物内的声速。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述探测模块还包括位于在所述探测器和所述数据处理模块之间的解调器；

所述解调器用于接收所述光发射模块中的信号控制器输出的参考信号和所述探测器输出的所述干涉光的光强随所述延迟时间变化的干涉信息，根据所述参考信号对所述干涉光的光强随所述延迟时间变化的干涉信息进行解调，并将解调后的所述干涉光的光强随所述延迟时间变化的干涉信息传输至所述数据处理模块。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述泵浦光和第一探测光在待测物表面形成的光斑至少部分重合，所述泵浦光的入射角度与所述第一探测光的入射角度不同。

11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一探测光垂直入射至所述待测物表面。

12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述探测光为宽光谱光或者单波长光；所述第一探测光和/或第二探测光为连续光；所述泵浦光为脉冲光。

13.一种测量方法，其特征在于，应用于权利要求1～12任一项所述的测量系统，所述测量方法包括：

产生泵浦光和探测光，并调节所述探测光和所述泵浦光之间的延迟时间；

使所述泵浦光照射待测物，在所述待测物中形成声波，所述声波在待测物相对的表面之间传播；

使所述探测光分光形成第一探测光和第二探测光，所述第一探测光达到所述待测物表面后返回形成信号光，所述第二探测光到达参考镜后反射形成参考光，所述参考光和所述信号光干涉形成干涉光；

探测所述干涉光，并根据多个延迟时间下的所述干涉光获得所述待测物的待检测信息。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，探测所述干涉光，并根据多个延迟时间下的所述干涉光获得所述待测物的待检测信息包括：

探测所述干涉光，并获得所述干涉光的光强随所述延迟时间变化的干涉信息；

根据所述干涉光的光强随所述延迟时间变化的干涉信息获得所述干涉信息的变化时间周期，并根据所述时间周期获得所述待测物的待检测信息；

其中，所述检测信息包括待测物的厚度，根据所述时间周期获取所述待测物的检测信息包括：根据所述时间周期和声速获取所述待测物的厚度；

或者，所述检测信息包括待测物的声速，根据所述时间周期获取所述待测物的检测信息包括：根据所述时间周期和待测物厚度，获取所述待测物内的声速。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，获取所述干涉信息的变化时间周期包括：

根据所述干涉信息的相邻光强峰值或相邻光强低谷值之间的延迟时间差，获取所述时间周期。

16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述测量系统包括调节器，用于调节所述第二探测光的光程；

使所述探测光分光形成第一探测光和第二探测光之前，还包括：

通过所述调节器调节所述第二探测光的光程，使所述第一探测光和泵浦光同时到达所述待测物表面时，所述参考光与所述信号光干涉的光程差为零。

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