清華深圳國(guó)際研究生院在光譜共焦精密測(cè)量領(lǐng)域取得新進(jìn)展

近日，清華深圳國(guó)際研究生院李星輝、王曉浩團(tuán)隊(duì)首次提出基于光譜共焦技術(shù)的光譜反射率測(cè)量系統(tǒng)。綜合光學(xué)色散現(xiàn)象及共聚焦技術(shù)，通過(guò)設(shè)計(jì)并優(yōu)化色散物鏡，限制入射角度并改善光斑質(zhì)量，采用創(chuàng)新的共光路自參考策略掃描待測(cè)表面，高效提取其反射光譜響應(yīng)。這項(xiàng)工作為高精度表面光譜分析開辟了一條新的途徑。

光譜共焦技術(shù)利用波長(zhǎng)來(lái)編碼軸向位置，可實(shí)現(xiàn)待測(cè)表面位置的高精度探測(cè)，是當(dāng)前光學(xué)精密測(cè)量的重要手段之一，為精密/超精密制造、半導(dǎo)體量測(cè)、基礎(chǔ)科學(xué)研究等領(lǐng)域提供可靠的尺寸信息。但目前光譜共焦技術(shù)仍面臨著物鏡成像質(zhì)量差、光源光譜幅值抖動(dòng)等技術(shù)問(wèn)題。為此，該團(tuán)隊(duì)陸續(xù)提出了多種解決思路，如色散物鏡集成超分辨光闌、分光路參考策略消除光源波動(dòng)、虛擬像素插值提取聚焦波長(zhǎng)等，設(shè)計(jì)并搭建了試驗(yàn)測(cè)試和應(yīng)用系統(tǒng)，達(dá)到了改善成像質(zhì)量、提高聚焦波長(zhǎng)提取穩(wěn)定性、校正系統(tǒng)性無(wú)效色差等有益效果，極大改善了色散共焦技術(shù)在位移測(cè)量中的穩(wěn)定性和分辨率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)透明菲涅爾透鏡、超精密圓柱等的高精度輪廓重構(gòu)。

上述研究成果分別以Self-reference dispersion correction for chromatic confocal displacement measurement和A new method to measure spectral reflectance and film thickness using a modified chromatic confocal sensor為題，先后發(fā)表在Optics and Lasers in Engineering上，其他相關(guān)研究成果發(fā)表在Optics Express、Sensors、Nanomanufacturing and Metrology等期刊上，同時(shí)對(duì)部分創(chuàng)新成果申請(qǐng)了專利保護(hù)。相關(guān)工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、深圳市科技創(chuàng)新委員會(huì)基礎(chǔ)研究學(xué)科布局/穩(wěn)定支持等項(xiàng)目的支持。