、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。
[0015]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。
[0016]待测样品固定在三维电机上，前后移动(z方向)可更改待测样品相对于聚焦光斑的位置，上下左右移动(X，Y方向)可以调节待测样品在第二聚焦透镜焦平面范围内的位置。
[0017]第一反射镜5和第二反射镜9为与光源I中心波长相对应的高效反射镜，所用聚焦透镜(2、7、11)、光隔离器3、分束片4和探测系统12也与所选光源I匹配，光源I的选择取决于待测样品的特性。
[0018]在下面的反射式实施例中，以输出中心波长为632.8 nm的激光器、待测样品为表面不平整的微纳结构硅表面(硅表面能够反射太赫兹，如图3所示)为例，其他样品与该检测的实施方法一致。
[0019]激光器输出光中心波长为632.8 nm、待测样品为表面不平整的微纳结构娃表面，以检测物体表面精细结构反射式结构装置(如图1所示)为例，具体实现检测物体表面精细结构的过程如下:如图1所示，由激光器1，第一聚焦透镜2(f=152.4 _)，光隔离器3，分束片4(分束片T:R=1:1)，第一反射镜5，一维电机6，第二聚焦透镜7(f=152.4 mm)，待测样品为表面不平整的微纳结构硅表面8，第二反射镜9，三维电机10，第三聚焦透镜ll(f=152.4mm)和探测系统12组成。激光器I发出的激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进入激光器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上，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进入激光器I。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换成待测样品硅8，调节三维电机10上下左右在第二聚焦透镜7焦平面范围内移动待测样品硅8的位置，利用待测样品硅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。以参考光束和栗浦光束相互会合干涉时信号相干相消为背景基底，当栗浦光束照射到待测样品硅8 (如图3所示)平整的位置时，从待测样品硅8表面反射的栗浦光束和参考光束相位相差正好为π ;当栗浦光束照射到待测样品硅8 (如图3所示)不平整的位置时，光线返回或散射了，导致栗浦光束和参考光束没有有效的相干相消即两束光束相位相差介于O和π之间，从而得知待测样品硅8表面不平整。利用待测样品硅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，并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硅8表面的精细结构。
[0020]在下面的透射式实施例中，以输出太赫兹频率从0.1 THz到10 THz、波长介于毫米波与红外线(即0.03mm到3mm)的太赫兹光源、待测样品为内部有空缺陷的特氟龙(即聚四氟乙烯，太赫兹能透过特氟龙，如图4所示)为例，其他样品与该检测的实施方法一致。
[0021]太赫兹光源输出太赫兹的频率从0.1 THz到10 THz、波长介于毫米波与红外线(即0.03mm到3mm)且待测样品为内部有空缺陷的特氟龙，以检测物体精细结构透射式结构装置(如图2所示)为例，具体实现检测物体内部精细结构的过程如下:如图2所示，由太赫兹光源I，第一太赫兹聚焦透镜2 (f=152.4 _)，太赫兹隔离器3，太赫兹分束片4 (分束片TiR=1:1)，第一太赫兹反射镜5，一维电机6，第二太赫兹聚焦透镜7 (f=152.4 mm)，第二太赫兹反射镜9，三维电机10，第三太赫兹聚焦透镜11 (f=152.4 mm)，太赫兹探测系统12和待测样品为内部有空缺陷的特氟龙13组成。太赫兹光源I发出的太赫兹脉冲经过第一太赫兹聚焦透镜2准直后，经过太赫兹隔离器3，到达太赫兹分束片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的第一太赫兹反射镜5后，返回再次通过太赫兹分束片4，太赫兹分束片4将部分参考光束反射进入第三太赫兹聚焦透镜11后聚焦到太赫兹探测系统12，光隔离器3用于阻挡参考光束的透射光束进入太赫兹光源I ;栗浦光束经过第二太赫兹聚焦透镜7聚焦到达固定在三维电机10的第二太赫兹反射镜9，经第二太赫兹反射镜9反射后再次经过第二太赫兹聚焦透镜7到达太赫兹分束片4，并通过太赫兹分束片4将部分栗浦光束透射进入第三太赫兹聚焦透镜11后聚焦到太赫兹探测系统12，光隔离器3用于阻挡栗浦光束的反射光束进入太赫兹光源I。在栗浦光束中，第二太赫兹反射镜9固定在三维电机10上，位于第二太赫兹聚焦透镜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，需要将待测样品特氟龙13紧贴在第二太赫兹反射镜9前面，并使待测样品特氟龙8和第二太赫兹反射镜9 一起固定在三维电机10上，调节三维电机10上下左右在第二太赫兹聚焦透镜7焦平面范围内移动待测样品特氟龙13的位置，利用透过待测样品特氟龙13内部不同精细结构到达第二太赫兹反射镜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。以参考光束和栗浦光束相互会合干涉时信号相干相消为背景基底，当栗浦光束透过待测样品特氟龙13部分无空缺的位置时，从第二反射镜9反射的栗浦光束和参考光束相位相差正好为;当栗浦光束到达待测样品特氟龙13 (如图4所示)部分有空缺陷的位置时，光线返回或被吸收了，导致栗浦光束和参考光束没有有效的相干相消即两束光束相位相差介于O和π之间，从而得知待测样品特氟龙13内部有缺陷。利用透过待测样品特氟龙13内部不同精细结构到达第二太赫兹反射镜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，并根据测得的两维光波信号强度推算，就能很精确、直观地检测出待测样品特氟龙13内部的精细结构。
【主权项】
1.一种基于古依相移JT反转检测物体精细结构的装置，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述基于古依相移反转检测物体精细结构的装置，其特征在于，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。3.根据权利要求1所述基于古依相移反转检测物体精细结构的装置，其特征在于，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。4.根据权利要求3所述基于古依相移反转检测物体精细结构的装置，其特征在于，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。5.根据权利要求4所述基于古依相移反转检测物体精细结构的装置，其特征在于，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。
【专利摘要】本发明涉及一种基于古依相移π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（即泵浦光束）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。
【IPC分类】G01N21/45
【公开号】CN105223163
【申请号】CN201510635153
【发明人】彭滟, 朱亦鸣, 张秀平, 周云燕, 陈向前, 罗坤, 苑肖嵘, 马瑞杰, 庄松林
【申请人】上海理工大学
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月30日