数字全息显微法：微光学元件三维形貌的高效检测

本文主要探讨了基于数字全息显微(Digital Holographic Microscopy, DHM)的微光学元件三维面形检测技术。在微电子和光学领域，精确测量微光学元件的表面特性至关重要，因为这些元件的性能往往取决于其微细结构。传统的测量方法可能存在接触式或破坏性的局限，而DHM作为一种非接触且非破坏性的成像技术，能够提供实时且高精度的三维形貌信息。 首先，文章介绍了一种无透镜傅里叶变换数字全息装置的设计，该装置通过单次快速傅里叶逆变换(FFT)处理获取的全息图，实现了全视场的数字再现。这种设计避免了传统全息术中透镜的影响，简化了系统，提高了成像速度和效率。 接着，作者采用两步相位相减法来校正全息图中的相位畸变，这是对数字全息重建过程中常见的问题进行补偿的关键步骤。通过这种方法，可以确保重建的图像准确反映原始样品的三维形状，减少测量误差。 随后，最小二乘法被用来进一步优化解包裹相位图，这一步骤有助于提取出微光学元件的精细表面细节。通过这种方法，研究人员可以获取微透镜阵列的形貌信息，如口径和浮雕深度，例如实验中所测得的1.595毫米和2.424微米数值。 实验结果显示，该方法对微透镜阵列的检测结果与白光干涉仪的测量结果具有良好的一致性，这证明了无透镜傅里叶变换数字全息显微术在微光学元件表面形貌检测上的有效性和可行性。这一技术的应用对于微电子制造、纳米科学和精密工程等领域具有重要的实际价值，因为它能够在不损伤器件的前提下，提供高质量的三维形貌数据，有利于优化设计和质量控制。 总结来说，本文的核心知识点包括数字全息显微技术的基本原理、无透镜傅里叶变换的运用、相位校正和最小二乘法在解包裹相位图中的作用，以及实际应用中的形貌检测实例。这项研究为微光学元件的非破坏性三维测量提供了一种新的、高效的方法，对推动相关领域的技术发展具有积极意义。