CN216900213U - 一种飞点扫描白光光谱分光干涉仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种飞点扫描白光光谱分光干涉仪，具体涉及光学仪器领域，包括光源、隔离器、接收端、光纤耦合器、准直镜、第一分光镜、参考臂和样品臂；接收端包括第一接收端和用于实施2D监控的第二接收端；光源的出口端与隔离器的入口端连接；隔离器的出口端与光纤耦合器一端连接；第一接收端与光纤耦合器连接；光纤耦合器与准直镜连接；准直镜与第一分光镜连接；第一分光镜的一端与参考臂连接；第一分光镜的另一端与样品臂连接；样品臂与第二接收端连接；本实用新型同时兼备3D测量功能和2D监控功能，用户可以利用2D功能实时监控、快速精确跟踪、定位所需测量样品区域。

Description

一种飞点扫描白光光谱分光干涉仪

技术领域

本实用新型涉及光学仪器技术领域，尤其是涉及一种飞点扫描白光光谱分光干涉仪。

背景技术

白光扫描干涉技术利用白光做光源，其相干长度短，干涉条纹只出现在很小的范围内，当光程差为零时，干涉信号出现最大值，该点就代表对应点的高度信息，能够还原被测样品的整体形貌。白光光谱分光干涉仪作为白光干涉的一个重要方向，该技术主要利用光谱仪进行采集，将白光分光成不同波长，通过分析光谱信号确定表面形貌，相比传统白光干涉技术不需要景深方向扫描，测量速度极大提到。该技术可以测量绝对距离、薄膜特性等。目前推出飞点扫描干涉仪的公司主要是precitec，但是只有3D测量功能，不能实时2D监控具体测量区域。

现有3D飞点扫描白光光谱分光干涉仪只具备3D测量功能，不具备实时2D监控测量区域功能，需要提出一种同时兼备3D测量功能和2D监控功能飞点扫描白光光谱分光干涉仪，用户可以利用2D功能实时监控、跟踪、快速精确定位所需测量样品区域。

中国专利CN112325765A涉及一种面阵点扫描分光白光干涉仪，SLD光源发射宽带光谱，光依次通过隔离器、光纤耦合器，光纤端出射光经过准直器进行准直，被准直光入射到分光棱镜，一束光反射经过第三透镜聚焦到反射镜作为参考臂，一束光入射到XY扫描振镜，由扫描振镜反射出具备一定视场角的光线入射到第四透镜，由第四透镜聚焦到样品实现面阵扫描。其中XY扫描振镜放置在第四透镜的物方焦平面位置，使得第四透镜聚焦光线为像方远心光路；其可以高速、简洁、高精度实现面阵扫描。但是本发明仅具备3D测量功能，在样品臂处光线透过扫描振镜后直接经镜头聚焦到样品，样品光由样品表面反射原路返回至光纤耦合器，不能实时2D监控具体测量区域。

中国专利CN113203706A公开了一种线扫描分光白光干涉仪，光源部分包括SLD光源，SLD光源出光端与准直器连接；准直器出光端发出的光束通过第一柱透镜后进入分光棱镜，并分两路分别进入参考臂和样品臂；参考臂和样品臂返回的反射光通过分光棱镜后进入第二远心镜头，之后进入光谱仪；参考臂依次设有第二柱透镜、消色差透镜、反光镜；样品臂中设有第一远心镜头、测量样品和一维平移台；本发明优点在于，采用SLD光源相干长度短、功率高；柱面镜产生线阵光束，可完成线扫检测，提升检测精度；但是本发明不能同时兼备3D测量功能和利用2D功能实时监控、跟踪、快速精确定位所需测量样品区域。

实用新型内容

为了解决不能同时兼备3D测量功能和利用2D功能实时监控、跟踪、快速精确定位所需测量样品区域的技术问题，本实用新型提供了一种飞点扫描白光光谱分光干涉。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种飞点扫描白光光谱分光干涉仪，包括光源、隔离器、接收端、光纤耦合器、准直镜、第一分光镜、参考臂和样品臂；

所述接收端包括第一接收端和用于实施2D监控的第二接收端；

所述光源的出口端与隔离器的入口端连接；所述隔离器的出口端与光纤耦合器一端连接；所述第一接收端与光纤耦合器连接；所述光纤耦合器与准直镜连接；所述准直镜与第一分光镜连接；所述第一分光镜的一端与参考臂连接；所述第一分光镜的另一端与样品臂连接；所述样品臂与第二接收端连接；

所述光源发射宽带光谱，宽带光谱依次经过隔离器、光纤耦合器；光纤耦合器出口端出射光经过准直镜进行准直；被准直光入射到分光镜，一部分光束经第一分光镜反射作为参考臂，一部分光束经第一分光镜透射作为样品臂。

进一步地，所述第一接收端包括第一透镜、光栅、第二透镜和相机，所述光纤耦合器与第一透镜连接，所述第一透镜出口端与光栅连接，所述光栅与第二透镜入口端连接，所述第二透镜的入口端与相机连接；

所述耦合器出口端出射光经过第一透镜，经过第一透镜的光入射至光栅，经过光栅分光后，入射至第二透镜，经过第二透镜的光均匀汇聚到相机收集。

进一步地，所述参考臂包括第三透镜和反射镜，所述第一分光镜与第三透镜连接，所述第三透镜与反射镜连接；

部分被准直光经所述第一分光镜反射，反射光经第三透镜聚焦至反射镜。

进一步地，所述反射镜反射参考光，参考光依次经过第三透镜、第一分光镜、准直镜，直至返回到光纤耦合器。

进一步地，所述样品臂包括扫描振镜、第二分光镜、第四透镜和样品台，经过所述第一分光镜的出射光依次经过扫描振镜、第二分光镜、第四透镜和样品台，所述样品台上放置有样品。

进一步地，所述样品表面反射样品光，样品光依次经过第四透镜、第二分光镜、扫描振镜、分光镜、准直镜，直至返回到光纤耦合器。

进一步地，所述样品和第四透镜之间设置有环形光源。

进一步地，所述第二接收端包括第五透镜和相机，由所述第二分光镜反射的出射光经过第五透镜汇聚至相机处。

进一步地，所述光源为SLD光源。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果具体体现在：

(1)本实用新型通过设置接收端等技术手段，可以实现3D测量和2D监控的技术效果，同时用户还可以利用2D功能实时监控、快速精确跟踪、定位所需测量样品区域。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

附图标记如下：1、光源；2、隔离器；3、光纤耦合器；4、准直镜；5、第一分光镜；6、第一接收端；61、第一透镜；62、光栅；63、第二透镜；64、相机；7、参考臂；71、第三透镜；72、反射镜；8、样品臂；81、扫描振镜；82、第二分光镜；83、第四透镜；84、样品；85、样品台；9、环形光源；10、第二接收端；101、第五透镜。

具体实施方式

为使本实用新型的目的和技术方案更加清楚，下面将结合实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

根据图1所示的一种飞点扫描白光光谱分光干涉仪，飞点扫描具体是指振镜以飞快的速度将入射到振镜的平行光线扫描反射，扫描反射的光线经由镜头聚焦成点，振镜和振镜后面的镜头实现了飞点扫描功能。包括光源1、隔离器2、接收端、光纤耦合器3、准直镜4、第一分光镜5、参考臂7和样品臂8；所述接收端包括第一接收端6和用于实施2D监控的第二接收端10；所述光源1的出口端与隔离器2的入口端连接；所述隔离器2的出口端与光纤耦合器3一端连接；所述第一接收端6与光纤耦合器3连接；所述光纤耦合器3与准直镜4连接；所述准直镜4与第一分光镜5连接；所述第一分光镜5的一端与参考臂7连接；所述第一分光镜5的另一端与样品臂8连接；所述样品臂8与第二接收端10连接；

所述光源1发射宽带光谱，宽带光谱依次经过隔离器2、光纤耦合器3；光纤耦合器3出口端出射光经过准直镜4进行准直；被准直光入射到分光镜，一部分光束经第一分光镜5反射作为参考臂7，一部分光束经第一分光镜5透射作为样品臂8。其中，光源1为SLD光源。

所述第一接收端6包括第一透镜61、光栅62、第二透镜63和相机64，所述光纤耦合器3与连接，所述第一透镜61出口端与光栅62连接，所述光栅62与第二透镜63入口端连接，所述第二透镜63的入口端与相机64连接；所述耦合器出口端出射光经过第一透镜61，经过第一透镜61的光入射至光栅62，经过光栅62分光后，入射至第二透镜63，经过第二透镜63的光均匀汇聚到相机64收集。

所述参考臂7包括第三透镜71和反射镜72，所述第一分光镜5与第三透镜71连接，所述第三透镜71与反射镜72连接；部分被准直光经所述第一分光镜5反射，反射光经第三透镜71聚焦至反射镜72。具体的，被准直光入射到第一分光镜5，一束光经第一分光镜5反射，经过第三透镜71聚焦到反射镜72，作为参考光；所述反射镜72反射参考光，参考光依次经过第三透镜71、第一分光镜5、准直镜4，直至返回到光纤耦合器3。反射的参考光经过第一透镜61准直，入射到光栅62。

所述样品臂8包括扫描振镜81、第二分光镜82、第四透镜83和样品台85，经过所述第一分光镜5的出射光依次经过扫描振镜81、第二分光镜82、第四透镜83和样品台85，所述样品台85上放置有样品84。具体的，由扫描振镜81扫描的光线入射到第二分光镜82，光线经第二分光镜82透射，再经第四透镜83聚焦到样品84，作为样品光；所述样品84表面反射样品光，样品光依次经过第四透镜83、第二分光镜82、扫描振镜81、分光镜、准直镜4，直至返回到光纤耦合器3。反射的样品光经过第一透镜61准直，入射到光栅62。

所述样品84和第四透镜83之间设置有环形光源99。所述第二接收端10包括第五透镜101和相机64，由所述第二分光镜82反射的出射光经过第五透镜101汇聚至相机64处。具体的，环形光源99对样品84表面照明，经第四透镜83和第二分光镜82反射的出射光通过第五透镜101汇聚至相机64，最后形成2D监控系统，对样品84表面实现实时2D监控。

以上仅为本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种飞点扫描白光光谱分光干涉仪，其特征在于，包括光源、隔离器、接收端、光纤耦合器、准直镜、第一分光镜、参考臂和样品臂；

所述接收端包括第一接收端和用于实施2D监控的第二接收端；

所述光源的出口端与隔离器的入口端连接；所述隔离器的出口端与光纤耦合器一端连接；所述第一接收端与光纤耦合器连接；所述光纤耦合器与准直镜连接；所述准直镜与第一分光镜连接；所述第一分光镜的一端与参考臂连接；所述第一分光镜的另一端与样品臂连接；所述样品臂与第二接收端连接；

所述光源发射宽带光谱，宽带光谱依次经过隔离器、光纤耦合器；光纤耦合器出口端出射光经过准直镜进行准直；被准直光入射到分光镜，一部分光束经第一分光镜反射作为参考臂，一部分光束经第一分光镜透射作为样品臂。

2.根据权利要求1所述的一种飞点扫描白光光谱分光干涉仪，其特征在于，所述第一接收端包括第一透镜、光栅、第二透镜和相机，所述光纤耦合器与第一透镜连接，所述第一透镜出口端与光栅连接，光栅与第二透镜入口端连接，所述第二透镜的入口端与相机连接；

所述耦合器出口端出射光经过第一透镜，经过第一透镜的光入射至光栅，经过光栅分光后，入射至第二透镜，经过第二透镜的光均匀汇聚到相机收集。

3.根据权利要求1所述的一种飞点扫描白光光谱分光干涉仪，其特征在于，所述参考臂包括第三透镜和反射镜，所述第一分光镜与第三透镜连接，所述第三透镜与反射镜连接；

部分被准直光经所述第一分光镜反射，反射光经第三透镜聚焦至反射镜。

4.根据权利要求3所述的一种飞点扫描白光光谱分光干涉仪，其特征在于，所述反射镜反射参考光，参考光依次经过第三透镜、第一分光镜、准直镜，直至返回到光纤耦合器。

5.根据权利要求1所述的一种飞点扫描白光光谱分光干涉仪，其特征在于，所述样品臂包括扫描振镜、第二分光镜、第四透镜和样品台，经过所述第一分光镜的出射光依次经过扫描振镜、第二分光镜、第四透镜和样品台，所述样品台上放置有样品。

6.根据权利要求5所述的一种飞点扫描白光光谱分光干涉仪，其特征在于，所述样品的表面反射样品光，样品光依次经过第四透镜、第二分光镜、扫描振镜、分光镜、准直镜，直至返回到光纤耦合器。

7.根据权利要求5所述的一种飞点扫描白光光谱分光干涉仪，其特征在于，所述样品和第四透镜之间设置有环形光源。

8.根据权利要求5所述的一种飞点扫描白光光谱分光干涉仪，其特征在于，所述第二接收端包括第五透镜和相机，由所述第二分光镜反射的出射光经过第五透镜汇聚至相机处。

9.根据权利要求1所述的一种飞点扫描白光光谱分光干涉仪，其特征在于，所述光源为SLD光源。

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