一种双角度激光干涉系统技术方案

本发明专利技术涉及干涉光谱成像技术领域，公开了一种双角度激光干涉系统，包括光源单元、干涉单元、分光单元以及图像获取单元，光源单元用于向分光单元发射平行光束，分光单元用于分射光束，干涉单元包括第一样品臂、第二样品臂以及参考臂，激光光源发射的光束经分光单元反射及透射后分别形成第一光束以及第二光束，第一光束和第二光束分别获取第一物光、第二物光和参考光，图像获取单元能够根据参考光、第一物光以及第二物光获取待测样品的两个视角的干涉成像；从而实现了在不改变物体位置的情况下对样品的两个角度同时进行干涉成像，且在不影响测量效率的前提下，覆盖了样品两倍的角度范围，能够拓展了干涉仪的应用范围。能够拓展了干涉仪的应用范围。能够拓展了干涉仪的应用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种双角度激光干涉系统


[0001]本专利技术涉及干涉光谱成像
，尤其涉及一种双角度激光干涉系统。

技术介绍

[0002]干涉仪在分辨微观特征方面具有得天独厚的优势，依据光的干涉原理会产生干涉条纹，分布于整个画面的干涉条纹即包含表面形貌的高度信息，由待测表面反射的光与参考平面反射的光会形成光程差(Optical Path)，由于光的波长尺度是纳米级的，亚纳米级的光程差都会被干涉条纹分辨出来，从而获得0.1纳米的高度分辨能力。
[0003]然而干涉仪在对光滑表面进行成像时，受限于物镜的数值孔径，能够接收的光的反射角度较小，放大倍率50倍、数值孔径0.55的干涉物镜，接收角为33.4
°
，使用大视场范围小数值孔径镜头观测时，光线反射角度甚至会小至1
°
以内，这一缺陷大大限制了干涉仪的应用场景，为了解决此困境，现有的技术手段是通过转动干涉仪或样品的方式测量多个角度，但此种方法引入了微米级的运动误差，使得测量精度严重下降，且大幅延长了测量的时间。

技术实现思路

[0004]本专利技术意在提供一种双角度激光干涉系统，其可以在不改变物体位置的情况下对样品的两个角度同时进行干涉成像，且在不影响测量效率的前提下，覆盖了样品两倍的角度范围，能够拓展干涉仪的应用范围。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的基本方案如下：
[0006]一种双角度激光干涉系统，包括光源单元、干涉单元、分光单元以及图像获取单元，所述光源单元用于向分光单元发射平行光束，所述分光单元用于分射光束，所述干涉单元包括第一样品臂、第二样品臂以及参考臂，
[0007]所述第一样品臂与第二样品臂分别位于待测样品的两个不同方位，并用于分别获取待测样品的两个视角的物光；
[0008]所述光源单元向分光单元投射光束，光束经分光单元反射及透射后分别形成第一光束以及第二光束，第一光束经第一样品臂投射至待测样品，经待测样品反射的第一光束经分光单元投射至图像获取单元，所述图像获取单元获取关于待测样品的第一物光；
[0009]所述第二光束配置有两条光路，在第一光路中，所述第二光束经参考臂内部反射后投射至图像获取单元，图像获取单元获取参考光；在第二光路中，第二光束经第二样品臂投射至待测样品，经待测样品反射的第二光束经分光单元投射至图像获取单元，所述图像获取单元获取关于待测样品的第二物光；
[0010]所述图像获取单元能够根据参考光以及第一物光获取待测样品的第一视角的干涉成像，且图像获取单元能够根据参考光以及第二物光获取待测样品的第二视角的干涉成像。
[0011]进一步地，所述光源单元包括激光光源以及准直镜组，所述激光光源为点光源，所
述激光光源向准直镜组投射光束，该光束经准直镜组向分光单元投射平行光束。
[0012]进一步地，所述图像获取单元包括相机以及目镜，所述参考光分别与第一物光以及第二物光在目镜的视场中发生干涉，相机获取干涉后的待测样品的第一视角以及第二视角的干涉成像。
[0013]进一步地，所述第一样品臂包括第一物镜，所述第一物镜用于将第一光束投向待测样品，并将经待测样品反射的第一光束经分光单元引向图像获取单元。
[0014]进一步地，所述第二样品臂包括第二物镜以及第一反射镜，在第二光束的第二光路中，所述第二光束依次经第一反射镜以及第二物镜投向待测样品，经待测样品反射后依次经第二物镜、第一反射镜以及分光单元引向图像获取单元。
[0015]进一步地，所述参考臂包括依次设置的第三物镜、第二反射镜以及压电驱动器，所述压电驱动器用于带动第二反射镜发生形变，所述第二反射镜发生形变能够改变反射至第二反射镜的光束的相位；
[0016]在第二光束的第一光路中，所述第二光束能够穿过第三物镜，经第二反射镜反射后穿过第三物镜经分光单元投射至图像获取单元。
[0017]进一步地，所述分光单元包括依次设置的第一分光镜、第二分光镜以及第三分光镜，所述第一分光镜、第二分光镜以及第三分光镜共同参与在第二光束的两条光路中。
[0018]进一步地，所述分光单元包括依次设置的第一分光镜以及第二分光镜，所述第一分光镜以及第二分光镜共同参与在第二光束的两条光路中。
[0019]与现有技术相比本方案的有益效果是：
[0020]本方案的激光干涉系统配置两个样品臂，两个样品臂分别位于待测样品的两个不同方位，且两个样品臂对应同一个参考臂，激光光源发射的光束经分光单元反射及透射后分别形成第一光束以及第二光束，第一光束和第二光束分别获取第一物光、第二物光和参考光，图像获取单元能够根据参考光、第一物光以及第二物光获取待测样品的两个视角的干涉成像；从而实现了在不改变物体位置的情况下对样品的两个角度同时进行干涉成像，且在不影响测量效率的前提下，覆盖了样品两倍的角度范围，能够拓展了干涉仪的应用范围。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例1的示意图；
[0022]图2为本专利技术实施例2的示意图。
[0023]说明书附图中的附图标记包括：激光光源1、准直镜组2、第一分光镜3、相机4、目镜5、第一压电驱动器6、第二反射镜7、第三物镜8、第二分光镜9、第三分光镜10、第一物镜14、待测样品15、第二物镜16、第一反光镜17。
具体实施方式
[0024]下面结合说明书附图，并通过具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：
[0025]实施例1：
[0026]一种双角度激光干涉系统，如图1所示，包括光源单元、干涉单元、分光单元以及图像获取单元，
[0027]光源单元包括激光光源1以及准直镜组2，激光光源1为点光源，激光的单色性好，相干长度较长，可以达到几十毫米甚至米级，激光光源1能够向准直镜组2投射光束，该光束经准直镜组2向分光单元投射平行光束；
[0028]分光单元包括依次设置的第一分光镜3、第二分光镜9以及第三分光镜10，第一分光镜3的镜面与来自准直镜组2的平行光束呈45
°
角，第二分光镜9与第一分光镜3相互垂直设置，第三分光镜10与第一分光镜3相互平行设置；光源单元向第一分光镜3投射光束，光束经第一分光镜3反射及透射后分别形成第一光束以及第二光束，且第二光束配置有两条光路，第一分光镜3、第二分光镜9以及第三分光镜10共同参与在第二光束的两条光路中。
[0029]干涉单元包括第一样品臂、第二样品臂以及参考臂，第一样品臂与第二样品臂分别位于待测样品15的两个不同方位，并用于分别获取待测样品15的两个视角的物光；
[0030]第一样品臂包括第一物镜14，第一物镜14用于将第一光束投向待测样品15，并将经待测样品15反射的第一光束经分光单元引向图像获取单元；第二样品臂包括第二物镜16以及第一反射镜，在第二光束的第二光路中，第二光束依次经第一反射镜以及第二物镜16投向待测样品15，经待测样品15反射后依次经第二物镜16、第一反射镜以及分光单元引向图像获取单元。
[0031]参考臂包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双角度激光干涉系统，其特征在于：包括光源单元、干涉单元、分光单元以及图像获取单元，所述光源单元用于向分光单元发射平行光束，所述分光单元用于分射光束，所述干涉单元包括第一样品臂、第二样品臂以及参考臂，所述第一样品臂与第二样品臂分别位于待测样品的两个不同方位，并用于分别获取待测样品的两个视角的物光；所述光源单元向分光单元投射光束，光束经分光单元反射及透射后分别形成第一光束以及第二光束，第一光束经第一样品臂投射至待测样品，经待测样品反射的第一光束经分光单元投射至图像获取单元，所述图像获取单元获取关于待测样品的第一物光；所述第二光束配置有两条光路，在第一光路中，所述第二光束经参考臂内部反射后投射至图像获取单元，图像获取单元获取参考光；在第二光路中，第二光束经第二样品臂投射至待测样品，经待测样品反射的第二光束经分光单元投射至图像获取单元，所述图像获取单元获取关于待测样品的第二物光；所述图像获取单元能够根据参考光以及第一物光获取待测样品的第一视角的干涉成像，且图像获取单元能够根据参考光以及第二物光获取待测样品的第二视角的干涉成像。2.根据权利要求1所述的一种双角度激光干涉系统，其特征在于：所述光源单元包括激光光源以及准直镜组，所述激光光源为点光源，所述激光光源向准直镜组投射光束，该光束经准直镜组向分光单元投射平行光束。3.根据权利要求1所述的一种双角度激光干涉系统，其特征在于：所述图像获取单元包括相机以及目镜，所述参考光分别与第一物...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜凯，张为国，尹韶云，王金玉，李俊，张辉，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：