臺灣博碩士論文加值系統

利用垂直入射法及移相干涉術，來得到待測物在二維折射率及高度變化的分佈，實驗結構上皆以Twyman-Green干涉儀為基本架構，如此可以達到省時、且操作便利等優點。在二維高度變化測量方面，藉由PZT移相，先以單波長移相干涉術測量樣本表面細微的二維高度變化，再以雙波長移相干涉術來量測量大階高的高度分佈並使其成像，最後藉由色度圖及剖面圖表示待測物體不同的高度變化。在測量折射率方面，藉由電光晶體EO移相，首先一線性偏振光經過四分之一波片後，會成為一個左右旋光的旋光光源，接著經由分光鏡BS將此旋光分成反射光及穿透光兩部份;反射光垂直入射至待測物，經由待測物反射之後，再經過BS反射並穿過檢偏板AN後進入CCD中，另一方面，穿透光通過一四分之ㄧ波片之後入射至面鏡，再經由面鏡反射再次通過Q2，最後穿過BS及AN後，進入同一個CCD中。由CCD所得到干涉信號光強度，利用EO移相法，作五步驟移相，導出二維相位分佈與折射率之間的關係式。本研究具有操作簡單、精確、迅速以及方便等優點。

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 v
第一章 序論 1
第二章 移相干涉術 3
2.1 引言 3
2.2 干涉術原理 3
2.3 移相術原理 5
2.4 相位調制法及演算法 6
2.4.1 四步驟移相法 8
2.4.2 五步驟移相法 9
2.4.3 Carre'移相法 10
2.5 相位重建 10
2.6 小結 11
第三章 以垂直入射方式及移相干涉術測量二維高度分佈 12
3.1 引言 12
3.2 實驗原理 12
3.2.1 待測物 12
3.2.2 移相干涉術 13
3.3 實驗結果 15
3.3.1 量測系統架構與架設 15
3.3.2 實驗參數 16
3.3.3 使用單波長移相干涉術測量結果 16
3.3.4 使用雙波長移相干涉術測量結果 21
3.4 討論 27
3.5 小結 27
第四章 以垂直入射方式及移相干涉術測量二維折射率分佈 28
4.1 引言 28
4.2 實驗原理 28
4.2.1 旋光干涉術原理 28
4.2.2 使用電光晶體調制器移相 32
v
4.2.3 五步驟移相法 34
4.3 實驗與結果 34
4.3.1 實驗參數 38
4.4 討論 38
4.5 小結 39
第五章 結論 40
參考資料 41

1. A. Rothen, “The immunoelectroadsorption method (using Ellipsometry)”, Rev. Sci. Instrum., 16, 26-30 (1994)
2. R. M. A. Azzam and N. M. Bashara, Ellipsometry and polarized Ligh, (North-Holland,New York), 153-268 (1989)
3. A. Dobroiu, D. Apostol, V. Nascov, and V. Damian, ”Tilt-compensating algorithm for phase-shift iterferometry”, Appl. Opt., 41, 2435-2439 (2002)
4. J. L. Johnson, T. D. Dorney, and D. M. Mittleman, ”Enhanced depth resolution in terahertz imaging using phase-shift interferometry”, Appl. Phys. Lett., 78, 835-837 (2001)
5. K. Onuma, T. Kameyama, and K. Tsukamoto, ”In situ study of surface phenomena by real time phase shift interferometry”, J. of Crystal Growth, 137, 610-622 (1994)
6. K. J. Gasvik, Optical Metrology, 3rd ed., John Wiley & Sons, Inc. (2002)
7. P. Hariharan, Optical Interferometry, Academic Press, 2nd ed. (2003)
8. D. Malacara, Optical Shop Testing, John Wiley & Sons, Inc. 2nd ed., vol Ι, II (1992)
9. J. L. Sheng and K. K. Ching, ”Fabrication and characterization of PZT thick films for sensing and actuation”, Seneors, 493-507 (2001)
10. L. M. Mackin and D. G. Voelz, ”Multiple wavelength heterodyne array Interferometry”, Optics Express, 332-337 (1997)
11. D. C. Su, M. H. Chiu, “Simple two frequency laser”, Prec. Eng., 18, 161-163 (1996)
12. T. Keris, Holographic Interferometry-Principles and Methods, Berlin: Akademie Verlag (1996)
13. P. Hariharan, B. F. Oreb, and T. Eiju, ”Digital Phase Shifting Interferometry: A Simple Error Compensating Phase Calculation Algorithm”, Appl. Opt., 26, 2504-2505 (1987)
14. D. R. Robinson, ”Phase Unwrapping Methods”, Interferogram Analysis, Bristol: IOP Publishing Ltd., 194-229 (1993)
15. Y. Y. Cheng and J. C. Wyant, ”Phase shifter calibration in phase-shifting interferometry”, Appl. Opt., 24, 3049-3052 (1985)
16. K. Creath, ”Step height measurement using two-wavelength phase-shifting interferometry”, Appl. Opt., 26, 2810-2816 (1987)
17. Y. Y. Cheng, and J. C. Wyant, ”Two-Wavelength Phase Shifting Interfeometry”, Appl. Opt., 23, 4539-4543 (1984)
18. K. Creath, Y. Y. Cheng, and J. C. Wyant, ”Contouring Aspheric Surfaces Using Two-Wavelength Phase”, Opt. Acta., 32, 1455-1465 (1985)
19. J. M. Starnaud, J. Ge. J. Orbriot, and T. K. Bose, ”An accurate method for refractive index measurements of liquids using two Michelson laser interferometers”, Rev. Sci. Instrum., 62, 1411-1414 (1991)
20. T. Easwarakhanthan and M. Remy, ”Comparison between newly developed and classical determinations of index and thickness of thin films on substrates by ellipsometry”, Thin Solid Films 280, 183-187 (1996)
21. I. Ohlidal, D. Franta, M. Ohlidal, and K. Navratil, ”Optical characterization of nonabsorbing and weakly absorbing thin films with the wavelengths related to extrema in spectral reflectances”, Appl. Opt., 40, 5711-5717 (2001)
22. M. H. Chiu, J. Y. Lee, and D. C. Su, ”Refractive-index measurement based on the total internal reflection and the uses of heterodyne interferometry”, Appl. Opt., 36, 2936-2939 (1997)
23. D. C. Su, J. Y. Lee, and M. H. Chiu, ”New type of liquid refractometer” , Opt. Eng., 37, 2795-2797 (1998)
24. H. Hattori, H. Yamanaka, H. Kurniawan, S. Yokoi, and K. Kagawa, ”Using minimum deviation of a secondary rainbow and its application to water analysis in a high-precision, refractive-index comparator for liquids”, Appl. Opt. 36, 5552-5556 (1997)
25. R. Ulrich and R. Torge, ”Measurement of thin film parameters with a prism coupler”, Appl. Opt., 12, 2901-2908 (1973)
26. M. Born and E. Wolf, Principles of Optics, 7th ed., 40-45 (1999)
27. C. C. Hsu, K. H. Chen, and D. C. Su, ”Normal incidence refractometer”, Opt. Commun., 218, 205-211 (2003)