CN115325944A - 一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于精密测量器件领域，公开了一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统，包括底板，底板上竖直设置有光路主板，光路主板的开口侧设置有用于固定激光器和光谱仪的仪器支撑台和用于设置二维电动位移台的位移支撑台，二维电动位移台中心设置有用于放置待测样品的通光孔；光路主板用于设置光学元件，光学元件用于将从输入耦合器输入的光分为两束，一束经测量路径后传输至输出耦合器，另一束经参考路径后传输至输出耦合器，输出耦合器将两束光的干涉信号经传输光纤发送光谱仪；待测样品设置在测量路径上；三维光学镜架的底部与光路主板固定连接，顶部设置有三维调节螺丝；本发明结构紧凑，便于集成整合，调节方便，可以广泛应用于精密测量领域。

Description

一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统

技术领域

本发明属于精密测量器件领域，具体涉及一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统。

背景技术

快速和高精度的材料厚度测量在高科技、多功能半导体器件以及显示器件中发挥着重要作用。其性能受材料的厚度和均匀性的直接影响，因此在材料的制造过程中，必须采用高精度的方法对其厚度进行实时测量和监控。此外，材料的厚度在化学气相沉积(CVD)、分子束外延(MBE)、腐蚀、氧化、热退火、液相处理等科学研究和工业发展中也发挥着重要的作用，需要在小于毫秒尺度范围内进行实时测定。

在材料厚度的评价方法中，光学干涉技术具有提供高分辨率的潜力。稳定而又高效的干涉仪系统可以极大的帮助和促进相关产业技术的提高与发展。然而，同时满足高测量精度、高空间利用率、高可控性的任意大小、形状以及厚度的样品测量的干涉系统至今无法实现，以满足生产需求。

因此，为了克服材料厚度测量中测量精度较低以及可控性低的难题，需要提出一种结构紧凑，功能多样，使用方便，设计合理的可以对任意样品进行厚度测量的笼式结构干涉仪。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种用于任意材料厚度测量的多径干涉仪系统，在满足测量精度高的同时，可以对不同形状大小的材料和光学元件进行更换与调整，从而可对其进行高精度的厚度测量，同时适用于不同实验环境下对材料厚度的测量，具有高的拓展度。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统，包括：底板，所述底板上竖直设置有U型的光路主板，所述光路主板的开口侧设置有仪器支撑台和位移支撑台，所述仪器支撑台用于固定激光器和光谱仪，所述位移支撑台用于设置二维电动位移台，二维电动位移台中心设置有用于放置待测样品的通光孔；所述光路主板用于设置干涉组件，所述干涉组件包括输入耦合器、输出耦合器和多个设置在三维光学镜架上的光学元件，输入耦合器与所述激光器连接，输出耦合器与所述光谱仪连接，所述光学元件用于将从输入耦合器输入的光分为两束，一束经测量路径后传输至输出耦合器，另一束经参考路径后传输至输出耦合器，输出耦合器将两束光的干涉信号经传输光纤发送光谱仪；所述待测样品设置在测量路径上；所述三维光学镜架的底部与所述光路主板固定连接，顶部设置有三维调节螺丝；

所述二维电动位移台包括：第一直线移动机构、第二直线移动机构、位移台上板、位移台滑盘、位移台下板，位移台上板、位移台滑盘、位移台下板中心均开设有通光孔，位移台下板固定设置在位移支撑台上，位移台滑台设置在位移台下板上的第一滑轨上，位移台上板设置在位移台滑盘上的第二滑轨上，所述第一直线移动机构用于推动所述位移台滑盘沿所述第一滑轨移动，所述第二直线移动机构用于推动所述位移台上板沿所述第二滑轨移动；所述位移台上板内部设置样品托板，所述样品托板上设置有用于容纳样品的样品槽。

所述二维电动位移台还包括不规则固定夹，位移台上板上设置有两个螺纹孔，所述不规则固定夹包括夹紧螺杆和弧形夹，所述夹紧螺杆的一端插入所述位移台上板上的螺纹孔后与所述弧形夹固定连接，两个弧形夹用于夹紧样品；

所述位移台上板内部设置有卡环，所述卡环内壁设置有多个环形凹槽，每个环形凹槽上卡设有一个半圆形的样品托板。

所述第一直线移动机构的固定端固定在所述位移台下板下，移动端上设置有第一挡板，第一挡板上设置有第一顶杆，第一顶杆的一端穿过第一挡板与所述位移台滑盘连接，所述第二直线移动机构的固定端固定在所述位移台滑盘上，移动端设置有第二挡板，第二挡板上设置有第二顶杆，所述第二顶杆的一端穿过所述第二挡板与位移台上板连接；所述第一直线移动机构和第二直线移动机构相互垂直设置。

所述位移台滑盘底部设置有两个分别位于第一直线移动机构两侧的滑动限位机构，顶部设置有分别位于第二直线移动机构两侧的滑动限位机构，所述滑动限位机构包括卡槽片和限位杆；所述卡槽片与位移台滑盘固定连接，所述限位杆穿过所述卡槽片上设置的长槽，并与所述位移台上板或位移台下板固定连接。

所述反射镜架包括：镜架主体、调节上板、调节下板、卡扣机构和调节螺丝，所述镜架主体底部固定在光路主板上，顶部与所述调节上板固定连接，调节下板设置在所述调节上板下方，所述调节螺丝上设置有弹簧，其端部穿过所述调节上板顶设在所述调节下板上；所述卡扣机构用于固定光学元件，其固定设置在所述调节下板底部。

所述调节上板四周设置有向下垂直延伸的连接板，所述调节上板通过所述连接板与所述镜架主体连接，所述镜架主体四周设置有通光孔。

当用于固定薄片反射镜时，所述卡扣机构包括多个卡块，所述卡块依次连接形成环形框架进而固定薄片反射镜；

当固定三角形反射镜时，所述卡扣机构包括：第一固定镜座和多腿垫片，所述固定镜座与所述多腿垫片连接，对三角形反射镜进行固定；

当固定偏振分束棱镜时，所述卡扣机构包括：第二固定镜座和多腿垫片，第二固定镜座与多腿垫片连接，对偏振分束棱镜进行固定。

所述位移支撑台包括第一支撑板和两条第一支撑腿，所述第一支撑腿设置在所述第一支撑板底部，所述第一支撑板设置在光路主板的U型空隙内，所述第一支撑板上与所述二维电动位移台对应的位置设置有通光孔；

所述仪器支撑台包括第二支撑板和两条第一支撑腿，所述第二支撑腿设置在所述第二支撑板底部，所述第二支撑板设置在第一支撑板下方空隙内。

相邻的两个所述三维光学镜架之间通过多个刚性连接杆固定连接。

所述的一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统，还包括干涉仪外壳，所述干涉仪外壳嵌套于底板上，将整个系统全封装。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明提供了一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统，其包括仪器支撑台、位移支撑台和光路主板，仪器支撑台上设置有激光器和光谱仪，位移支撑台上设置样品组件，光路主板上设置干涉路径组件，在保证了光学元件位置稳定的基础上，可以对光学元件进行精密调节，进而可精确地测得待测材料的厚度，是现有干涉仪测量厚度装置所不能同时具备的。

2、本发明中，通过将干涉路径组件设置在U型的光路主板上，其结构便于将干涉路径组件中的光学元件进行平面化组装，可以实现大规模干涉光学光路的搭建，并使形成的干涉光学光路为整体结构，具有极高的稳定性，易于安装拆卸，可以在不破坏临近光学元件相对位置的情况下，对单个光学元件进行升级更换。而且，所有光学元件设置在三维光学镜架上，三维光学镜架的调节位置均在上方，方便了对光学元件进行精密调节操作，使系统便于集成化元件化。此外，光路主板上竖直设置在底板上，位移支撑台设置在光路主板的缺口位置，使得系统具有极高的空间利用率，在在相同面积的光学底板上可以布置数量更多的光学元件，从而推动光学从实验室到产业界的集成化转变。

3、本发明中，二维电动位移台的内部安装有适用于具有规则形状材料的固定槽与适用于不规则形状材料的夹持器，可以实现对任意材料厚度的测量，同时，在所搭建的干涉光路通过待测材料时，可通过控制二维电动位移台调整待测材料的位置，使待测材料处于合适的位置，使得干涉光路能够顺利通过待测材料，大幅度避免因人为操作下带来的误差。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统的结构示意图；

图2为本发明实施例一中去掉位移支撑台后的结构示意图；

图3为本发明实施例一中的光路结构示意图；

图4为本发明实施例一中干涉仪外壳的结构示意图；

图5为本发明实施例二中二维电动位移台的结构示意图；

图6为图5的爆炸示意图；

图7为本发明实施例三中三维光学镜架的结构示意图；

图8为图7的爆炸示意图；

图9为本发明实施例三中卡扣机构的一个结构示意图；

图10为本发明实施例三中卡扣机构的另一结构示意图；

图11为本发明实施例四中输入耦合器的结构示意图；

图12为11的爆炸图。

图中：1为干涉仪外壳，2为光路主板，3为底板，4为位移支撑台，5为第一零度反射镜，6为第二零度反射镜，8为仪器支撑台，12为二维电动位移台，13为三维光学镜架，15为第三零度反射镜，16为第一分束棱镜，17为第二分束棱镜，18为第三分束棱镜，19为第四分束棱镜，20为45度反射镜，21为输入耦合器，22为输出耦合器，27为刚性连接杆；41为第一支撑板，42为第一支撑腿，81为第二支撑板，82为第二支撑腿；

1201为位移台上板，1202为位移台下板，1203为位移台滑盘，1204为不规则固定夹，1205为卡环，1206为第一直线移动机构，1207为第二直线移动机构，1208为样品托板，1210为弧形夹，1211为夹紧螺杆，1212为第一挡板，1213为第一顶杆，1214为卡槽片，1215为限位杆；1216为第二挡板，1217为第二顶杆，1218为样品盖板，1209为样品槽；

1301为镜架主体，1302为卡块，1304为调节下板，1305调节上板，1306为调节螺丝，1307为第一固定镜座，1308为多腿垫片，1310为连接板；1311为薄片反射镜，1312为三角反射镜，1313为分束棱镜，1314为第二固定镜座；

2201为主壳，2202为调节板，2203为光纤插拔口，2204为光纤管，2205为透镜壳，2206为环，2207为透镜环，2208为透镜，2209为前片，2210为橡胶前片，2211为固定螺丝，2212为紧定螺丝。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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。

实施例一

如图1~2所示，本发明实施例一提供了一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统，包括：底板3，所述底板3上竖直设置有U型的光路主板2，所述光路主板2的开口侧设置有仪器支撑台8和位移支撑台4，所述仪器支撑台8用于固定激光器10和光谱仪11，所述位移支撑台4用于设置二维电动位移台12，二维电动位移台12中心设置有用于放置待测样品的通光孔；所述光路主板2用于设置干涉组件，所述干涉组件包括输入耦合器21、输出耦合器22和多个分别设置在三维光学镜架13上的光学元件，输入耦合器21与所述激光器10连接，输出耦合器22与所述光谱仪连接，所述光学元件用于将从输入耦合器21输入的光分为两束，一束经测量路径后传输至输出耦合器22，另一束经参考路径后传输至输出耦合器22，输出耦合器将两束光的干涉信号经传输光纤发送光谱仪11；所述待测样品设置在测量路径上；所述三维光学镜架13的底部与所述光路主板2固定连接，顶部设置有用于三维调节光学元件的调节螺丝1306。调节螺丝1306设置在三维光学镜架13的顶部，即光路主板2的一侧，可以方便微调光路，便于系统测试。

如图3所示，为本发明实施例中的光路设置原理图，其中，光学元件包括设置在各个三维光学镜架13上的第一分束棱镜16、第二分束棱镜17、第三分束棱镜18、第四分束棱镜19、45度反射镜20、第一零度反射镜5、第二零度反射镜6和第三零度反射镜15。从输入耦合器21输入的光经第三分束棱镜18后分为两束，一束作为参考光经第四偏振分束棱镜19、45度反射镜20后入射到第一零度反射镜6，然后原路返回至45度反射镜20，然后经第四偏振分束棱镜19反射后入射至第一偏振分束棱镜16；另一束作为测量光经第二分束棱镜17透射后入射向样品，经过样品透射后入射至第一零度反射镜5，然后经第一零度反射镜5反射后沿原路返回第二分束棱镜17，然后经第二分束棱镜17反射后入射至第一分束棱镜16，所述第一分束棱镜16将两束光合并使其发生干涉，干涉信号经输出耦合器22输出。本实施例中，参考光和测量光的主光路均沿竖直设置，而三维光学镜架的调节螺丝设置在镜架顶部（即光路主板2的一侧），使得光路易于调节校准。

进一步地，本实施例中，所述光学元件还包括第三零度反射镜15，第三零度反射镜15用于对第二分束棱镜17反射的光进行反射使其沿原路返回至第二分束棱镜17形成第二参考光束，所述第二参考光束与所述探测光束在第二分束棱镜17形成干涉，干涉信号经第一分束棱镜16反射后经输出耦合器22输出。两个干涉信号的获取，使得本发明的厚度测量更加准确，而且，充分利用了系统内的空间。

具体地，本实施例中，相邻的两个所述三维光学镜架13之间通过多个刚性连接杆27固定连接。刚性连接杆27可以起到整体固定三维光学镜架的作用，通过刚性连接杆27，使各个三维光学镜架13形成一套可准确固定光学元件相对位置的笼式结构。使得整体干涉路径组件的光路能够稳定地在厚度测量装置中工作。所述光路主板2由12mm厚的光学面包板构成，并在所述光路主板中间部分切除掉一个立方体，后在切除后的表面设置有固定螺纹孔，使所述样品移动组件通过螺丝固定连接在所述光路主板2上，使所述样品移动组件能够稳定地固定在厚度测量装置内部空间中工作。避免应变引起的测量误差。

具体地，本实施例中，所述位移支撑台4包括第一支撑板41和两条第一支撑腿42，所述第一支撑腿42设置在所述第一支撑板41底部，所述第一支撑板41设置在光路主板2的U型空隙内，所述第一支撑板41上与所述二维电动位移台12对应的位置设置有通光孔；

所述仪器支撑台8包括第二支撑板81和两条第二支撑腿82，所述第二支撑腿82设置在所述第二支撑板81底部，所述第二支撑板81设置在第一支撑板41下方空隙内。

进一步地，本实施例的一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统，还包括干涉仪外壳1，所述干涉仪外壳1嵌套于底板3上，将整个系统全封装。

具体地，本实施例中，所述激光器10通过螺丝固定在仪器支撑台8上，仪器支撑台8固定在底板3上，从而将输入光源组件稳定固定在干涉仪厚度测量装置内部空间，使激光输出可以达到一个稳定地状态，避免因为外界光对测量结果造成影响。

此外，所述激光器10前表面设置有光纤插拔端口，供输入光纤插拔；所述输入耦合器21设置有光纤插拔口，供输入光纤插拔；并且所述输入耦合器21上表面设置有四个螺纹孔，通过螺丝将所述输入耦合器21固定连接在所述三维光学镜架13表面；所述输入光纤23另一端口固定连接在所述输入耦合器21设置的光纤插拔口，使输入光源能够稳定地进入到干涉路径组件中，从而使得厚度测量装置正常工作。

实施例二

本发明实施例二提供了一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统，与实施例一相同，所述底板3上竖直设置有U型的光路主板2，所述光路主板2的开口侧设置有仪器支撑台8和位移支撑台4，所述仪器支撑台8用于固定激光器10和光谱仪11，所述位移支撑台4用于设置二维电动位移台12，二维电动位移台12中心设置有用于放置待测样品的通光孔；所述光路主板2用于设置干涉组件。

如图5~6所示，与实施例一不同的是，本实施例中，所述二维电动位移台12包括：第一直线移动机构1206、第二直线移动机构1207、位移台上板1201、位移台滑盘1203、位移台下板1202，位移台上板1201、位移台滑盘1203、位移台下板1202中心均开设有通光孔，位移台下板1202固定设置在位移支撑台4上，位移台滑台1203设置在位移台下板1202上的第一滑轨上，位移台上板1201设置在位移台滑盘1203上的第二滑轨上，所述第一直线移动机构1206用于推动所述位移台滑盘1203沿所述第一滑轨移动，所述第二直线移动机构1207用于推动所述位移台上板1201沿所述第二滑轨移动；所述位移台上板1201内部设置样品托板1208，所述样品托板1208上设置有用于容纳样品的样品槽。

具体地，本实施例中，所述二维电动位移台12还包括不规则固定夹1204，位移台上板1201上设置有两个螺纹孔，所述不规则固定夹1204包括夹紧螺杆1211和弧形夹1210，所述夹紧螺杆1211的一端插入所述位移台上板1201上的螺纹孔后与所述弧形夹1210固定连接，两个弧形夹1210用于夹紧样品；所述位移台上板1201内部设置有卡环1205，所述卡环1205内壁设置有多个环形凹槽，每个环形凹槽上设有一个半圆形的样品托板1208，样品托板1208上设置有多个不同形状的样品槽1209，可以容纳不同形状和尺寸的样品。此外，半圆形的样品托板设计，使得样品托板可以在环形卡槽内转动，将不同的样品槽1209转动到探测光的光路上。通过设置不规则固定夹1204，可以实现不规则样品的测量，因此，本实施例的二维电动平移台，其结构合理，可适应性高，可以适用于多种不同形状、大小的样品的测量。

具体地，本实施例中，所述第一直线移动机构1206的固定端固定在所述位移台下板1202下，移动端上设置有第一挡板1212，第一挡板上设置有第一顶杆1213，第一顶杆1213的一端穿过第一挡板与所述位移台滑盘1203连接，所述第二直线移动机构1207的固定端固定在所述位移台滑盘1203上，移动端设置有第二挡板，第二挡板上设置有第二顶杆，所述第二顶杆的一端穿过所述第二挡板与位移台上板1201连接；所述第一直线移动机构1206和第二直线移动机构1207相互垂直设置。则第一直线移动机构移动，可以通过第一顶杆1213推动所述位移台滑盘1203沿第一滑轨（X方向）运动，通过第二直线移动机构移动，可以通过第二顶杆1217推动所述位移台上板1201沿第二滑轨（Y方向）运动，两个直线移动机构的配合，可以实现所述位移台上板1201内部的样品的二维移动，以实现样本不同位置处的厚度测量。

具体地，本实施例中，所述位移台滑盘1203底部设置有两个分别位于第一直线移动机构1206两侧的滑动限位机构，顶部设置有分别位于第二直线移动机构1207两侧的滑动限位机构，所述滑动限位机构包括卡槽片1214和限位杆1215；所述卡槽片与位移台滑盘1203固定连接，所述限位杆1215穿过所述卡槽片1214上设置的长槽，并与所述位移台上板1201或位移台下板1202固定连接。滑动限位机构可以保证位移台上板1201和位移台滑盘1203在滑动的过程中整个结构的稳定性。

进一步地，本实施例中，所述第一滑轨和第二滑轨上均设置有滚轮，所述滚轮可以减小滑轨轨道的摩擦。此外，所述位移台上板1201顶部设置有样品盖板1218，样品盖板一方面可以固定样品托板，另一方面可以遮挡杂散光。

进一步地，本实施例中，位移台下板1202上设置有用于放置所述第一直线机构1206的第一凹槽，第一凹槽两侧设置有用于与所述第一直线移动机构1206的移动端配合的第三轨道，第一直线移动机构1206的移动端在第三轨道上滑动，可以使二维电动位移台12的结构更加稳定，滑动更为顺畅。移动位移台上板1201上设置有用于放置所述第二直线机构1207的第二凹槽。

实施例三

本发明实施例三提供了一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统，与实施例一相同，其结构包括底板3，所述底板3上竖直设置有U型的光路主板2，所述光路主板2的开口侧设置有仪器支撑台8和位移支撑台4，所述仪器支撑台8用于固定激光器10和光谱仪11，所述位移支撑台4用于设置二维电动位移台12，二维电动位移台12中心设置有用于放置待测样品的通光孔；所述光路主板2用于设置干涉组件。

与实施例一不同的是，如图7-8所示，本实施例中，三维光学镜架13包括：镜架主体1301、调节上板1305、调节下板1304、卡扣机构和调节螺丝1306，所述镜架主体1301底部固定在光路主板2上，顶部与所述调节上板1305固定连接，调节下板1304设置在所述调节上板1305下方，所述调节螺丝1306上设置有弹簧，其与所述调节上板1305通过螺纹连接，其端部穿过所述调节上板1305通过定位调节球顶设在所述调节下板1304上；所述卡扣机构用于固定光学元件，其固定设置在所述调节下板1304底部。则当转动调节螺丝1306时，由于镜架主体1301和调节上板1305与光路主板2固定，则在调节螺丝的推动下，调节下板1304相对于调节上板1305移动，则通过卡扣机构固定在调节下板1304上的光学元件可以随之移动；三个调节螺丝1306可以实现光学元件的三维调节，而且，调节螺丝设置在反射镜架的顶部，即位于光路主板2的侧边，使得本实施例中光学元件易于调试和校准。

具体地，本实施例中，所述调节上板1305四周设置有向下垂直延伸的连接板1310，所述调节上板1305通过所述连接板1310与所述镜架主体1301连接，所述镜架主体1301四周设置有通光孔。镜架主体1301为内部光学元件的固定连接提供了很大的安装空间，实现了对光学元件的全包覆安装，提高了光学元件在任意光路的实用性和可调节性。在调节下板1304上有与定位调节球相适应的竖直槽口，可以确保在所述定位调节球被所述精密调节螺丝1306推动时，确保其位置的相对稳定，保证反射镜调节下板1304的精密可调节性。

具体地，如图8~10所示，本实施例中，光学元件包括圆盘形的薄片反射镜1311、三角柱形的三角反射镜1312和立方体性的分束棱镜1313。如图8所示，当用于固定薄片反射镜时，所述卡扣机构包括多个卡块1302，所述卡块依次连接形成环形框架进而固定薄片反射镜；如图9所示，当固定三角形反射镜时，所述卡扣机构包括：第一固定镜座1307和多腿垫片1308，所述第一固定镜座1307上有一个用于放置三角形反射镜的置物台，置物台上有限位机构来避免三角反射镜在平面上的移动，底部的多腿垫片1308与第一固定镜座1307固定，对三角反射镜底部限位；如图10所示，当固定分束棱镜时，所述卡扣机构包括：第二固定镜座1314和多腿垫片1308，第二固定镜座1314与多腿垫片1308连接，对偏振分束棱镜进行固定。多腿垫片1308上设置有限位机构来避免分束棱镜在平面上的移动。

实施例四

本发明实施例四提供了一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统，与实施例一相同，其结构包括底板3，所述底板3上竖直设置有U型的光路主板2，所述光路主板2的开口侧设置有仪器支撑台8和位移支撑台4，所述仪器支撑台8用于固定激光器10和光谱仪11，所述位移支撑台4用于设置二维电动位移台12，二维电动位移台12中心设置有用于放置待测样品的通光孔；所述光路主板2用于设置干涉组件。

与实施例一不同的是，如图11-12所示，输入耦合器21和输出耦合器22包括主壳2201、光纤插拔口2203、光纤管2204、调节板2202、前片2209。所述调节板2202上表面设置有多个孔，所述主壳2201上表面设置有多个与所述调节板2202同样规格的孔，通过紧定螺丝2212与固定螺丝2211将所述调节板2202以及所述主壳2201固定连接。所述光纤插拔口2203嵌套于所述主壳2201内部，并通过被所述调节板2202与所述主壳2201固定连接。所述光纤管2204嵌套于所述透镜环2207上表面固定连接。所述主壳2201顶部设置有三个沿竖直方向设置的焦距调节螺丝，焦距调节螺丝底部设置有定位调节球，所述调节板通过定位弹簧和定位弹簧支撑棒与所述主壳2201连接，环形的前片2209粘合在所述主壳2201的前端面上，用于密封耦合器光学出光位置形成准密闭结构；所述主壳2201通过螺丝与所述调节板2202固定连接。

所述主壳2201上表面四周设置有四个螺纹孔，通过螺丝分别将其与第三分束棱镜18对应的三维光学镜架或第一分束棱镜对应的三维光学镜架固定连接，从而使得进出光路的激光能够准直地输出。所述前片2209胶合在所述调节板2202前部，可以密封不必要的孔隙，使耦合器光学出光位置形成准密闭结构，避免灰尘导致光纤端面的烧蚀。同时发黑处理的前片可避免额外的光打到前片时导致反射，影响操作人员安全。所述后板后表面设有光纤插拔端口2203，供光纤插拔，其可以与所述主壳2201通过多个螺丝相固定，同时密封所述主壳2201背部孔隙，避免光纤端口沾染灰尘。在所述调节板2202中间安装的螺纹透镜，可以将光纤的发散出光会聚为准直平行光，或将入光聚焦到光纤纤芯端面实现入光耦合。在输入耦合器21作为光纤出光位置时，可以保证整个光源出光的稳定性，在输出耦合器22作为光纤入光位置时，可以保证光纤耦合效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统，其特征在于，包括：底板（3），所述底板（3）上竖直设置有U型的光路主板（2），所述光路主板（2）的开口侧设置有仪器支撑台（8）和位移支撑台（4），所述仪器支撑台（8）用于固定激光器（10）和光谱仪（11），所述位移支撑台（4）用于设置二维电动位移台（12），二维电动位移台（12）中心设置有用于放置待测样品的通光孔；所述光路主板（2）用于设置干涉组件，所述干涉组件包括输入耦合器（21）、输出耦合器（22）和多个设置在三维光学镜架（13）上的光学元件，输入耦合器（21）与所述激光器（10）连接，输出耦合器（22）与所述光谱仪连接，所述光学元件用于将从输入耦合器（21）输入的光分为两束，一束经测量路径后传输至输出耦合器（22），另一束经参考路径后传输至输出耦合器（22），输出耦合器将两束光的干涉信号经传输光纤发送光谱仪（11）；所述待测样品设置在测量路径上；所述三维光学镜架（13）的底部与所述光路主板（2）固定连接，顶部设置有三维调节螺丝（1306）；

所述二维电动位移台（12）包括：第一直线移动机构（1206）、第二直线移动机构（1207）、位移台上板（1201）、位移台滑盘（1203）、位移台下板（1202），位移台上板（1201）、位移台滑盘（1203）、位移台下板（1202）中心均开设有通光孔，位移台下板（1202）固定设置在位移支撑台（4）上，位移台滑台（1203）设置在位移台下板（1202）上的第一滑轨上，位移台上板（1201）设置在位移台滑盘（1203）上的第二滑轨上，所述第一直线移动机构（1206）用于推动所述位移台滑盘（1203）沿所述第一滑轨移动，所述第二直线移动机构（1207）用于推动所述位移台上板（1201）沿所述第二滑轨移动；所述位移台上板（1201）内部设置样品托板（1208），所述样品托板（1208）上设置有用于容纳样品的样品槽。

2.根据权利要求1所述的一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统，其特征在于，所述二维电动位移台（12）还包括不规则固定夹（1204），位移台上板（1201）上设置有两个螺纹孔，所述不规则固定夹（1204）包括夹紧螺杆（1211）和弧形夹（1210），所述夹紧螺杆（1211）的一端插入所述位移台上板（1201）上的螺纹孔后与所述弧形夹（1210）固定连接，两个弧形夹（1210）用于夹紧样品；

所述位移台上板（1201）内部设置有卡环（1205），所述卡环（1205）内壁设置有多个环形凹槽，每个环形凹槽上卡设有一个半圆形的样品托板（1208）。

3.根据权利要求1所述的一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统，其特征在于，所述第一直线移动机构（1206）的固定端固定在所述位移台下板（1202）下，移动端上设置有第一挡板（1212），第一挡板上设置有第一顶杆（1213），第一顶杆（1213）的一端穿过第一挡板与所述位移台滑盘（1203）连接，所述第二直线移动机构（1207）的固定端固定在所述位移台滑盘（1203）上，移动端设置有第二挡板（1216），第二挡板（1216）上设置有第二顶杆（1217），所述第二顶杆（1217）的一端穿过所述第二挡板（1216）与位移台上板（1201）连接；所述第一直线移动机构（1206）和第二直线移动机构（1207）相互垂直设置。

4.根据权利要求1所述的一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统，其特征在于，所述位移台滑盘（1203）底部设置有两个分别位于第一直线移动机构（1206）两侧的滑动限位机构，顶部设置有分别位于第二直线移动机构（1207）两侧的滑动限位机构，所述滑动限位机构包括卡槽片（1214）和限位杆（1215）；所述卡槽片与位移台滑盘（1203）固定连接，所述限位杆（1215）穿过所述卡槽片（1214）上设置的长槽，并与所述位移台上板（1201）或位移台下板（1202）固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统，其特征在于，所述反射镜架（13）包括：镜架主体（1301）、调节上板（1305）、调节下板（1304）、卡扣机构和调节螺丝（1306），所述镜架主体（1301）底部固定在光路主板（2）上，顶部与所述调节上板（1305）固定连接，调节下板（1304）设置在所述调节上板（1305）下方，所述调节螺丝（1306）上设置有弹簧，其端部穿过所述调节上板（1305）顶设在所述调节下板（1304）上；所述卡扣机构用于固定光学元件，其固定设置在所述调节下板（1304）底部。

6.根据权利要求5所述的一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统，其特征在于，所述调节上板（1305）四周设置有向下垂直延伸的连接板（1310），所述调节上板（1305）通过所述连接板（1310）与所述镜架主体（1301）连接，所述镜架主体（1301）四周设置有通光孔。

7.根据权利要求1所述的一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统，其特征在于，当用于固定薄片反射镜时，所述卡扣机构包括多个卡块（1302），所述卡块依次连接形成环形框架进而固定薄片反射镜；

当固定三角形反射镜时，所述卡扣机构包括：第一固定镜座（1307）和多腿垫片（1308），所述固定镜座与所述多腿垫片连接，对三角形反射镜进行固定；

当固定偏振分束棱镜时，所述卡扣机构包括：第二固定镜座（1314）和多腿垫片（1308），第二固定镜座与多腿垫片连接，对偏振分束棱镜进行固定。

8.根据权利要求1所述的一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统，其特征在于，所述位移支撑台（4）包括第一支撑板（41）和两条第一支撑腿（42），所述第一支撑腿（42）设置在所述第一支撑板（41）底部，所述第一支撑板（41）设置在光路主板（2）的U型空隙内，所述第一支撑板（41）上与所述二维电动位移台（12）对应的位置设置有通光孔；

所述仪器支撑台（8）包括第二支撑板（81）和两条第一支撑腿（82），所述第二支撑腿（82）设置在所述第二支撑板（81）底部，所述第二支撑板（81）设置在第一支撑板（41）下方空隙内。

9.根据权利要求1所述的一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统，其特征在于，相邻的两个所述三维光学镜架（13）之间通过多个刚性连接杆（27）固定连接。

10.根据权利要求1所述的一种用于材料厚度测量的多径干涉仪系统，其特征在于，还包括干涉仪外壳（1），所述干涉仪外壳（1）嵌套于底板（3）上，将整个系统全封装。

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