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作者： 时间：2022-11-14
首先介绍一下光的干涉。由于光的波动特性，若干列光波在空间相遇时，互相叠加或互相抵消，引起光强的重新分布，在某些区域始终加强，在某些区域始终减弱，从而出现了明暗相间的条纹，这种现象称为光的干涉。
产生干涉效应必须具备三个条件：叠加的光波的频率相同、振动方向相同、相位差恒定。
杨氏双缝干涉实验
我们回顾一下物理学史上著名的光学实验——杨氏双缝干涉实验。单色光源从小孔S进入，从小孔S射出并经过两个对称的小孔S1、S2。由S1、S2分射出的两列光波来源于同一光波，频率相同、振动方向相同、相位差恒定，因而是相干光波，在距屏d’的屏上叠加并形成明暗相间的干涉条纹。
使用光纤光谱仪测薄膜厚度
上图为使用海洋光学光纤光谱仪，利用干涉效应来测量薄膜厚度的原理图。当一束光以θ1从薄膜表面入射，其中一部分光直接反射，另一部分光则以θ2进入薄膜发生折射，折射光经膜层下表面反射后，再经其上表面发生折射出射到空气，反射光1与反射光2是相干光，发生干涉。使用光纤光谱仪测量薄膜厚度的原理主要是通过反射光谱，反射光谱曲线中干涉峰的出现是薄膜干涉的结果。
当采取垂直入射的方法（θ1→0，θ2→0）时，上式可简化成：
如果知道具体k的值，就可根据干涉峰位推算出膜层厚度d。但由于每个干涉波峰和波谷所对应的k很难确定，且不同厚度的薄膜k值不尽相同，因此通常采用消去k值的方法来求算薄膜的厚度d。
不同厚度薄膜的反射光谱图
假定反射光谱上相邻的两个波峰λ1与波谷λ2，可联立两式求得薄膜厚度d。
实际测量中，从反射光谱上可以得到多组波峰和波谷对应的波长，应计算出多个薄膜厚度的数值，然后求平均值以减少测量误差。
光纤光谱仪测薄膜厚度的优点
-搜集样品数据速率快，适用于在线实时测量。
-非接触式光学测量，不对样品造成损耗。
-系统体积小，重量轻，测量灵活，USB连接方式，即插即用。
-可根据需求，定制不同波段的光谱仪。
-可测多层膜厚。
