基于光學法測量元件三維面形結構及表面粗糙度的研究.pdf

1、表面粗糙度通常作為描述表面粗糙程度的重要參數(shù)之一，它的大小間接反映了元件的質量，同時很大程度上影響和決定了元件的使用性能。尤其隨著技術的發(fā)展，對儀器設備部件精密化程度和光學表面光滑程度提出了更高要求，快速準確評估元件表面粗糙程度具有重要意義。因此，更快更準的測量元件的表面粗糙度一直是研究的熱點。＞
　　本文主要包含兩方面的研究內容，低散射體(σ＜0.1μm，T＞＞λ)的散射特性及白光干涉法測量表面形貌。在探究低散射體(σ＜0.1，

2、T＞＞λ)的散射特性方面，首先介紹了低散射體的理論模型，該模型以基爾霍夫理論為基礎，通過對基爾霍夫衍射公式的拓展合理的導出散射場方程。其次，采用隨機過程與時間序列相結合的方法模擬出了均方根偏差σ=0.02μm，T=15μm,σ=0.02μm，T=30μm及σ=0.05μm，T=15μm、σ=0.05μm，T=30μm二維和三維粗糙表面，并且使用MATLAB模擬了σ=0.05μm，T=5μm、σ=0.05μm，T=15μm、σ=0.01μ

3、m，T=5μm及σ=0.01μm，T=15μm四種二維高斯分布粗糙表面形成的散射場。結果表明：
　?。?）表面垂直高度信息與均方根偏差?有關，隨著?的增大，表面垂直高度差增加；表面水平信息與表面相干長度T有關，隨著T的增大，表面趨向平滑。
　?。?）低散射體形成的光強分布在反射方向強度極強，其他方向較弱，表明表面越粗糙，對光的散射能力越強。
　　最后，采用實驗方法探究低散射體(σ＜0.1μm，T＞＞λ)的散射特性。在粗

4、糙度與光強之間的關系方面，通過分析實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)散射場的仿真結果與實驗處理結果是基本相符的；在表面粗糙度Ra與散斑對比度C關系方面，結果表明Ra與散斑對比度C近似呈線性關系。
　　在白光干涉法實驗測量表面形貌方面，主要進行了理論仿真探究和初步的實驗。以LED為光源的Twyman干涉儀作為測量裝置，分析了白光干涉測量原理。選取一種表面高度分布函數(shù)并采用表面生成算法，通過使用matlab編程進行了仿真。從仿真結果可以看出由算法生成的表面