应该是相同的，以使得射出的 光束（入射到反射镜）被准直。另一个可能是，可以使用单个的光栅，其后跟随球面镜，用 以在光束入射到反射镜之前色散和准直光束。
[0062] 如上所述，l、z和d为通过相同介质的所有的光程长度，如果这些路径可以通过不 同介质，则在确定光路长度时需要分析它们各自的折射率。
[0063] 应当理解的是，所描述的与任何一个实施例相关的任何特征可以单独被使用，或 者可以与所描述的其它特征组合使用，并且还可以结合使用任何其他实施例中的一个或多 个特征或任何其它实施例的任何组合来使用。此外，也可以在不脱离其列于下面的权利要 求的本发明的范围的情况下，采用上面没有描述的等价物和变型。应当理解的是，本文所用 的术语"包含"或"包括"并不一定意味着仅仅包括，而且意味着包括该装置的包含其他功 能或组件的可能性。
【主权项】
1. 一种干涉设备，包括：短相干长度或宽波段光源；光导向仪，用于将来自所述光源的 光沿测量路径引向样品表面及还沿参考路径引向参考表面；波长色散仪，用于使沿所述测 量路径和所述参考路径的光发生波长色散；组合器，用于使来自所述样品表面的光和来自 所述参考表面的光产生干涉图样或干涉图；探测器，用于检测作为波长函数的所述干涉图 样的强度值；确定器，用于从所检测的强度值确定所述测量路径和所述参考路径均衡时的 波长，其中波长色散仪为光栅波长色散仪、棱镜波长色散仪和光学色散介质中的至少一种。2. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述波长色散仪包括两个匹配的透射光 栅。3. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述波长色散仪包括两个匹配的反射光 栅。4. 根据前述任何权利要求所述的装置，还包括用于支撑所述样品的样品支架。5. 根据权利要求4所述的设备，还包括移动器，用于使所述样品支架和所述干涉设备 的至少一部分之间实现相对运动，以使样品的不同区域能被检查。6. 根据前述任何权利要求所述的设备，其特征在于，所述干涉设备的干涉仪包括物镜 组件，用于将光聚焦或准直于所述样品上。7. 根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述物镜组件远离所述干涉仪的其余部 件。8. 根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述物镜组件通过光纤耦合连接所述干 涉仪的其余部件。9. 根据权利要求1至4任何项所述的设备，其特征在于，所述干涉设备的干涉仪包括用 于将光聚焦或准直于各自的样品上的多个物镜组件，以及用于将所述多个物镜组件多路传 输到所述干涉仪的其余部件的多路器。10. 根据前述任何权利要求所述的设备，还包括长相干长度干涉仪，其中，短相干长度 干涉仪用于消除模棱两可的相位或条纹。11. 根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述长相干长度干涉仪为移相干涉仪。12. 根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述长相干长度干涉仪为外差干涉仪。13. 根据前述任何权利要求所述的装置，其特征在于，所述探测器包括光谱仪。14. 根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述光谱仪包括光栅、准直镜和线性传 感元件阵列。15. 根据前述任何权利要求所述的设备，其特征在于，所述光导向仪包括分束器，用于 将来自短相干长度源的光沿所述测量路径和所述参考路径引向所述样品并沿参考路径，所 述波长色散仪包括两个匹配的光栅，沿所述测量路径和所述参考路径返回的光在所述分束 器重新组合以提供所述干涉图样。16. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，来自所述短相干长度源的光耦合到连接 一段光纤的光纤组合器的臂里，所述一段光纤耦合远程物镜组件，以将从所述光纤射出的 光聚焦或准直于所述样品上，以提供所述测量路径上的测量光束，其中，所述物镜组件具有 部分反射表面，从而一部分所述光沿所述光纤反射回来，以提供所述参考路径上的参考光 束。17. 根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述物镜组件包括整体的光学物镜组 件或者渐变折射率光纤准直器。18. 根据权利要求16或17所述的设备，其特征在于，所述物镜组件被配置为能使所述 测量光束以与所述一段光纤成一角度或角度范围射出。19. 根据权利要求16或17或18所述的设备，其特征在于，还包括光纤准直器，用于将 所述参考光束和所述测量光束准直于分束器上，所述分束器用于将光线分成由各自的镜终 结的两条干涉路径，一条路径包含波长色散仪，所述两条干涉路径为不均衡，给从所述物镜 组件接收的所述测量光束和所述参考光束带来相干干扰，以提供干涉图。20. 根据权利要求16至19任何项所述的设备，还包括I XN个光纤开关，用于使N个物 镜组件能够耦合到所述干涉仪。21. 根据权利要求1所述的设备，还包括移相干涉仪，其具有波长在所述短相干长度源 的波长范围或带宽之外的长相干长度激光源，其中所述设备具有：用于将来自所述长相干 长度激光源的光和来自所述短相干长度源的光组合以形成组合光束的另一组合器，所述导 向仪包括用于将所述组合光束分成测量光束和参考光束的分束器；用于将所述测量光束引 向所述样品的物镜组件；用于将所述长相干长度激光源波长引向第一镜及将所述短相干长 度源的光通过所述波长色散仪引向第二镜的二向色分束器；用于使所述第一镜移相的致动 器，其中所述设备被配置为使得从所述第一镜反射的光和从所述第二镜反射的光在所述二 向色分束器重新组合，并被传送到所述分束器，所述分束器提供组合器以将重新组合的光 束与它们各自的从所述样品反射回的光束相干涉，其中还提供另一二向色分束器，用于将 长相干长度相干光引向光电探测器，及将短相干长度相干光引向所述导向仪。22. 根据权利要求1所述的设备，还包括：具有长相干长度激光源的外差干涉仪；用于 组合来自短相干长度源和来自长相干长度激光源的光的组合器，用于将组合光束分成引向 所述样品的测量光束和参考光束的包括分束器的分离器；用于将长相干长度激光源波长的 光从短相干长度源的光分离到所述波长色散仪的二向色分束器；用于将光频率上移以提供 频移光束的频率转换器；用于将从所述样品返回的光分成长相干长度波长和短相干长度波 长的二向色分束器；用于将所述长相干长度的光偏转到分束器以在其中与所述频移光束相 干涉以产生相干光束的镜，所述相干光束包含入射到光电探测器和检测系统以提取所述光 电探测器输出的相位变化的光混频分量。23. 根据权利要求23所述的设备，其特征在于，频率上移器包括两个声光器件（AODs)。24. 根据权利要求23或24所述的设备，其特征在于，所述检测系统包括用于在代表所 述长相干长度源频率和上移的频率之间的差频的差频处输出信号的低通滤波器，用于在所 述差频处生成稳相参考电信号的生成器，以及被配置成使用所述参考电信号来跟踪或锁定 从所述光电探测器获取的信号的相位变化的相敏探测器。25. -种干涉设备，包括： 短相干长度光或宽波段光源； 光导向分离器，用于将来自所述光源的光沿测量路径引向样品表面及还沿测量路径引 向测量表面； 波长色散仪，用于使沿所述测量路径和参考路径之一的光发生光的波长色散； 组合器，用于使来自所述样品表面的光和来自所述参考表面的光产生相干图样； 探测器，用于检测作为波长函数的所述相干图样的强度值； 确定器，用于从所检测的强度值确定所述测量路径和所述参考路径均衡时的波长，其 中光纤不提供波长色散。26. -种干涉设备，包括： 短相干长度光或宽波段光源； 光导向分离器，用于将来自所述光源的光沿测量路径引向样品表面及还沿测量路径引 向测量表面，其中这些路径不是光纤路径； 波长色散仪，用于使沿所述测量路径和所述参考路径之一的光发生光的波长色散； 组合器，用于使来自所述样品表面的光和来自所述参考表面的光产生相干图样； 探测器，用于检测作为波长函数的所述相干图样的强度值； 确定器，用于从所检测的强度值确定所述测量路径和所述参考路径均衡时的波长，其 中光纤不提供波长色散。27. -种干涉设备，包括： 短相干长度光或宽波段光源； 光导向分离器，用于将来自所述光源的光沿测量路径引向样品表面及沿测量路径引向 测量表面； 波长色散仪，用于使沿所述测量路径和所述参考路径之一的光发生光的波长色散； 组合器，用于使来自所述样品表面的光和来自所述参考表面的光产生相干图样； 探测器，用于检测作为波长函数的相干图样的强度值； 确定器，用于从所检测的强度值确定所述测量路径和所述参考路径均衡时的波长，其 中，所述波长色散仪包括至少一个非光纤波长色散仪，并选自包括光栅波长色散仪、棱镜波 长色散仪和光学色散介质的列表。28. 基本如上描述和/或在附图中示出的干涉设备。29. -种表面特征确定设备，包括根据前述任何项权利要求所述的设备。
【专利摘要】一种干涉设备，包括：短相干长度或宽波段光源；光导向仪，用于将来自所述光源的光沿测量路径引向样品表面及还沿参考路径引向参考表面；波长色散仪，用于使沿所述测量路径和所述参考路径的光发生波长色散；组合器，用于使来自所述样品表面的光和来自所述参考表面的光产生干涉图样或干涉图；探测器，用于检测作为波长函数的所述干涉图样的强度值；确定器，用于从所检测的强度值确定所述测量路径和所述参考路径均衡时的波长，其中波长色散仪为光栅波长色散仪、棱镜波长色散仪和光学色散介质中的至少一种。
【IPC分类】G01B9/02
【公开号】CN105121998
【申请号】CN201380072100
【发明人】江·项, 马丁·海顿
【申请人】哈德斯菲尔德大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2013年12月12日
【公告号】EP2932187A2, US20150338202, WO2014091237A2, WO2014091237A3