纳米测量系统的设计与研究
课题运用法布里—珀罗干涉原理、光纤技术和光谱分析技术，选取平板玻璃片(SiO2)作为测量系统的干涉腔，使用探测器测量双光束出干涉腔后的光强度，采用相邻干涉极大值的间接测量方法，设计并实现了一种新型平板玻璃片的亚纳米级(10nm)高精度光学测量系统。并使用光谱分析仪验证了该光学测量系统的测量误差△d≤13.37nm。
该光学测量系统抗干扰能力强、成本低，解决了通常只有昂贵的光谱分析仪才能实现的超精细测量。该系统能够进行高精度测量的基本条件为：被测元件可以等效为测量系统的法珀干涉腔，如玻璃片(SiO2)、增透膜层以及其它透明介质等。
主要工作包括：
(1)在查阅国内外相关文献的基础上，对目前可以实现纳米测量技术的方法进行研究分析，结合实验室的具体情况，提出了法布里—珀罗干涉原理与光纤技术相结合的简易测量方案。
(2)建立了测量系统的数学模型，并对该模型进行分析计算，得出了一些对研制工作具有指导意义的结论。根据测量方案的设计结构，对方案中所涉及到的光源、准直器、功率计等的性能指标进行了分析计算，计算出光源输出波长的最佳工作时间段，界定了波长漂移的灵敏区域和不灵敏区域；结合误差理论的处理方法对环境噪声干扰源进行了分析，并针对具体干扰源对测量系统所造成的影响进行了转换处理，最后根据被测元件的精度要求完成了误差分配，给出了具体参数。
(3)对测量系统中涉及到的光路和电路进行了综合及分系统测试，其中主要包括：对通过法珀(F-P)干涉腔的测量光路调试；参考光路的调试；上位机进行光路调节的控制；USB1.1通讯功能的调试等。
(4)采用该方案所设计的测量系统，在实验室内完成了对镀膜、未镀膜、楔形未镀膜三种具有代表性的玻璃片样品的亚纳米级精度测量，最后用光谱仪对该样品厚度误差进行了定标论证，完全达到设计精度要求。
课题研制的光学测量系统能够实现对平板玻璃片的现场化亚纳米测量，对于生产新型超窄带滤波器具有切实的工程实用价值。
纳米测量系统;平板玻璃测量;F-P干涉仪;超窄带滤波器;超精细测量方案
西安工业大学
硕士
测试计量技术及仪器
卢进军
2006
中文
V556.5;TH744.3;TQ171.721;TN713
53
2007-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）