一种基于古依相移π反转检测物体精细结构的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种信号强度检测技术，特别涉及一种基于古依相移31反转检测物体精细结构的装置。
【背景技术】
[0002]随着近几十年科学和技术的迅速发展，微纳结构以其在各个领域广泛的应用前景，已成为国际上物理领域的一个重要研究课题。在光电子产业中，微纳结构结合大规模集成电路工艺技术可以加工出新型的光栅；在高端光学研究领域中，微纳结构结合色彩控制和数字化编码可以实现高端光学防伪；在光显示中，利用微纳结构和宽带偏振效应，可以大幅度的提高光能利用效率。微纳结构在各个领域中的应用日益增加，而对它的检测也日趋重要。原子力显微镜(即Atomic Force Microscope，简称为AFM)、扫描电子显微镜(即Scanning Electron Microscope,简称为SEM)、各类光学显微镜等都可以用来检测微纳结构，但是这些检测设备成本高昂、价格昂贵、操作繁琐。
[0003]1883年，美国物理学家阿尔伯特.亚伯拉罕.迈克尔逊发现同一入射光分为的两束光反射回来之后能够发生干涉。干涉中两束光的不同光程可以通过调节干涉臂长度以及改变介质的折射率来实现，从而能够形成不同的干涉图样。这就是著名的迈克尔逊干涉仪。这一发现在各个的领域中都有着重要的应用，如在近代物理和近代计量技术中，光谱线精细结构的研究和用光波标定标准米尺等实验都应用到了迈克尔逊干涉仪。
[0004]1890年，法国物理学家Louis Georges Gouy发现通过焦点的电磁波将获得一个额外的轴向正负180°相移。古依相移大大减少了聚焦光束谐波畸变的概率、解释了不同横向模式下的共振频率差异、通过假定菲涅耳惠更斯小波来自一个主前波解释了二次相位超前，这一相位变化的发现，对整个电磁波谱有着重要的影响。
【发明内容】
[0005]本发明是针对目前检测物体精细结构的仪器如AFM、SM、各类光学显微镜等成本高昂、调节繁琐的问题，提出了一种基于古依相移η反转检测物体精细结构的装置，通过设计迈克尔逊干涉仪的一路光(即参考光束)为平面光，一路光(即栗浦光束)为聚焦光，根据古依相移，两者的相位相差正好为η，相互会合干涉时信号相干相消为背景基底。背景信号采集完后，再将待测样品固定在三维电机上，调节三维电机上下左右在第二聚焦透镜焦平面范围内移动待测样品的位置，利用不同精细结构导致返回光的相位不同来调节最后两路光相互干涉的结果。根据测得的两维光波信号强度推算，得出待测样品表面或者内部的精细结构。该装置简单易操作，成本低，应用范围广。
[0006]本发明的技术方案为:一种基于古依相移π反转检测物体精细结构的装置，包括光源、第一聚焦透镜、光隔离器、分束片、第一反射镜、一维电机、第二聚焦透镜、待测样品、第二反射镜、三维电机、第三聚焦透镜和探测系统；
光源发出的光脉冲经过第一聚焦透镜准直后，经过光隔离器，到达分束片，其中透射光束作为参考光束，反射光束作为栗浦光束；
参考光束到达固定在一维电机的第一反射镜后，返回再次通过分束片，分束片将部分参考光束反射进入第三聚焦透镜后聚焦到探测系统，光隔离器用于阻挡参考光束的透射光束再返回光源；
栗浦光束经过第二聚焦透镜聚焦到达固定在三维电机上的第二反射镜，经第二反射镜反射后再次经过第二聚焦透镜然后到达分束片，并通过分束片将部分栗浦光束透射进入第三聚焦透镜后聚焦到探测系统，光隔离器用于阻挡栗浦光束的反射光束再返回光源；
参考光束和栗浦光束到达探测系统后的相位相差为JT，将两束光相互会合干涉时信号相干相消作为背景基底，完成初始背景信号采集；
将固定在三维电机上的第二反射镜换成反射式待测样品，或将透射式待测样品紧贴在第二反射镜前面，调节三维电机上下左右在第二聚焦透镜焦平面范围内移动待测样品的位置，利用待测样品表面不同精细结构所反射的光通过的光程不同，导致其返回光与参考光相互干涉的结果不同，根据测得的两维光波信号强度推算，得出待测样品表面或者内部的精细结构。
[0007]所述第一反射镜所固定的一维电机的位置可连续移动，用于调节光学延迟。
[0008]所述光源的选择取决于待测样品的表面或者内部精细结构特性。
[0009]所述第一反射镜和第二反射镜为与光源中心波长相对应的高效反射镜。
[0010]所述三个聚焦透镜、光隔离器、分束片和探测系统与所选光源匹配。
[0011]本发明的有益效果在于:本发明基于古依相移JT反转检测物体精细结构的装置，装置简单易操作，成本低，应用范围广。在实际操作过程中，只需要将待测样品固定在三维电机上，调节三维电机上下左右在第二聚焦透镜焦平面范围内移动待测样品的位置，根据测得的两维光波信号强度推算，得出待测样品表面或者内部的精细结构。
【附图说明】
[0012]图1为本发明实现基于古依相移π反转检测物体精细结构的反射式装置结构示意图；
图2为本发明实现基于古依相移π反转检测物体精细结构的透射式装置结构示意图；
图3为实现基于古依相移π反转检测物体精细结构反射式装置的结构模型图；
图4为实现基于古依相移π反转检测物体精细结构透射式装置的结构模型图。
【具体实施方式】
[0013]如图1为本发明实现基于古依相移π反转检测物体精细结构的反射式装置结构示意图，即待测样品表面可以直接反射光从而实现检测功能的装置示意图，包括光源1，第一聚焦透镜2，光隔离器3，分束片4，第一反射镜5，一维电机6，第二聚焦透镜7，反射式待测样品8，第二反射镜9，三维电机10，第三聚焦透镜11和探测系统12。光源I发出的光脉冲经过第一聚焦透镜2准直后，经过光隔离器3，到达分束片4，其中透射光束作为参考光束，反射光束作为栗浦光束。参考光束到达固定在一维电机6的第一反射镜5后，返回再次通过分束片4，分束片4将部分参考光束反射进入第三聚焦透镜11后聚焦到探测系统12，光隔离器3用于阻挡参考光束的透射光束再返回进入光源I ;栗浦光束经过第二聚焦透镜7聚焦到达固定在三维电机10上的第二反射镜9，经第二反射镜9反射后再次经过第二聚焦透镜7到达分束片4，并通过分束片4将部分栗浦光束透射进入第三聚焦透镜11后聚焦到探测系统12，光隔离器3用于阻挡栗浦光束的反射光束再返回进入光源I。由于参考光束为平面光，栗浦光束为聚焦光，根据古依相移，两者的相位相差正好为η，相互会合干涉时信号相干相消，以此为背景基底信号。在栗浦光束中，第二反射镜9固定在三维电机10上，位于第二聚焦透镜7的焦平面位置处，用于初始背景信号的采集。当初始背景信号采集完后，需要将固定在三维电机10上的第二反射镜9换成反射式待测样品8，调节三维电机10上下左右在第二聚焦透镜7焦平面范围内移动反射式待测样品8的位置，利用反射式待测样品8表面不同精细结构所反射的光通过的光程不同，导致其返回光与参考光相互干涉的结果不同。根据测得的两维光波信号强度推算，就能很精确、直观地检测出反射式待测样品8表面的精细结构。不同的反射式待测样品8有不同的特性，该实验可以根据反射式待测样品8的特性选择光源1、第一聚焦透镜2、光隔离器3、分束片4、第一反射镜5、第二聚焦透镜7、第二反射镜9、第三聚焦透镜11和探测系统12。
[0014]如图2为本发明实现基于古依相移π反转检测物体精细结构的透射式装置结构示意图，即待测样品表面无法直接反射光但能被透射并需要借助反射镜来实现检测功能的装置不意图，包括光源I，第一聚焦透镜2，光隔离器3，分束片4，第一反射镜5，一维电机6，第二聚焦透镜7，第二反射镜9，三维电机10，第三聚焦透镜11，探测系统12和透射式待测样品13。光源I发出的光脉冲经过第一聚焦透镜2准直后，经过光隔离器3，到达分束片4，其中透射光束作为参考光束，反射光束作为栗浦光束。参考光束到达固定在一维电机6的第一反射镜5后，返回再次通过分束片4，分束片4将部分参考光束反射进入第三聚焦透镜11后聚焦到探测系统12，光隔离器3用于阻挡参考光束的透射光束再返回进入光源I ;栗浦光束经过第二聚焦透镜7聚焦到达固定在三维电机10上的第二反射镜9，经第二反射镜9反射后再次经过第二聚焦透镜7到达分束片4，并通过分束片4将部分栗浦光束透射进入第三聚焦透镜11后聚焦到探测系统12，光隔离器3用于阻挡栗浦光束的反射光束再返回进入光源I。由于参考光束为平面光，栗浦光束为聚焦光，根据古依相移，两者的相位相差正好为π，相互会合干涉时信号相干相消，以此为背景基底。在栗浦光束中，第二反射镜9固定在三维电机10上，位于第二聚焦透镜7的焦平面位置处，用于初始背景信号的采集。当初始背景信号采集完后，需要将透射式待测样品13紧贴在第二反射镜9前面，并使透射式待测样品13和第二反射镜9 一起固定在三维电机10上，调节三维电机10上下左右在第二聚焦透镜7焦平面范围内移动透射式待测样品13的位置，利用透过透射式待测样品13内部不同精细结构到达第二反射镜9后所反射的光通过的光程不同，导致其返回光与参考光相互干涉的结果不同。根据测得的两维光波信号强度推算，就能很精确、直观地检测出透射式待测样品13内部的精细结构。不同的透射式待测样品13有不同的特性，该实验可以根据透射式待测样品13的特性选择光源1、第一聚焦透镜2、光隔离器3、分束片4、第一反射镜
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