多维阶高测量中的波长扫描塔尔博特效应与衬比度优化

本文主要探讨了基于波长扫描的塔尔博特效应在多维阶高测量中的应用理论。塔尔博特效应，最初由英国物理学家约翰·塔尔博特在1836年提出，是一种光学现象，当一束光通过周期性结构（如光栅）后，会在一定距离上重现与原始图案相同的干涉条纹，这个现象被称为"塔尔博特像"。在多维阶高测量中，该效应被用来精确地确定物体表面的微观粗糙度或者台阶高度。 研究者们发现，利用波长扫描的方式，即通过改变入射光的波长，可以得到不同波长下的塔尔博特像，这些像的像距变化与物体的阶高密切相关。这种方法的优势在于其仪器设计紧凑，无需机械扫描，因此能有效减少由于机械运动带来的相位问题和测量误差，提高了测量的稳定性和精度。 传统的测量方法通常依赖于衍射条纹的相位信息，而本文提出了一种创新的方法，即通过计算衍射条纹的最大衬比度来判断塔尔博特像，这种方法更为直观且不易受到环境因素的影响。实验中，常采用占空比为1:2的龙基光栅作为周期性衍射物，其光强分布对于衬比度的计算至关重要。优化光栅类型，如采用正弦振幅光栅或相位光栅，可以改善成像条纹的分布，进而提高衬比度，进一步提升测量精度。 分辨率是衡量测量系统性能的重要指标，研究还揭示了分辨率与衍射物空间周期之间的定量关系：空间周期越小，分辨率越高。这意味着通过选择合适的衍射物，可以实现更高精度的阶高测量。 这项研究深入剖析了波长扫描塔尔博特效应在阶高测量中的应用策略，强调了最大衬比度获取与判定的重要性，并探讨了不同光栅类型对测量结果的影响，以及如何通过优化衍射物来提高分辨率。这对于精密测量领域，特别是在微纳加工和光学制造中，具有重要的理论和实践价值。