本文温所研究的锗膜厚度约300nm，导致其白光干涉输出光谱只有一个干涉峰，此时常规基于相邻干涉峰间距解调的方案（如峰峰值法等）将不再适用。为此，我们提出了一种基于单峰值波长移动的白光干涉测量方案，并设计搭建了膜厚测量系统。温度测量实验结果表明，峰值波长与温度变化之间具有良好的线性关系。利用该测量方案，我们测得实验用锗膜的厚度为338.8nm，实验误差主要来自于温度控制误差和光源波长漂移。通过对纳米级薄膜厚度的测量方案研究，实现了对锗膜和金膜的厚度测量。本文主要的创新点是提出了白光干涉单峰值波长移动的解调方案，并将其应用于极短光程差的测量。随着技术的进步和应用领域的拓展，白光干涉膜厚仪的性能和功能将不断提升和扩展。膜厚仪常用知识
白光扫描干涉法可以避免色光相移干涉法测量的局限性。该方法利用白光作为光源，由于白光是一种宽光谱的光源，相干长度相对较短，因此发生干涉的位置范围很小。在白光干涉时，存在一个确定的零位置，当测量光和参考光的光程相等时，所有波长的光均会发生相长干涉，此时可以观察到一个明亮的零级条纹，同时干涉信号也达到最大值。通过分析这个干涉信号，可以得到被测物体的几何形貌。白光扫描干涉术是通过测量干涉条纹来完成的，而干涉条纹的清晰度直接影响测试精度。因此，为了提高精度，需要更为复杂的光学系统，这使得条纹的测量变得费力费时。光干涉膜厚仪常见问题总的来说，白光干涉膜厚仪是一种应用很广的测量薄膜厚度的仪器。
本文主要研究了如何采用白光干涉法、表面等离子体共振法和外差干涉法来实现纳米级薄膜厚度的准确测量，研究对象为半导体锗和贵金属金两种材料。由于不同材料薄膜的特性差异，所适用的测量方法也会有所不同。对于折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的半导体锗膜，采用白光干涉的测量方法；而对于厚度更薄的金膜，由于其折射率为复数，且具有表面等离子体效应，所以采用基于表面等离子体共振的测量方法会更合适。为了进一步提高测量精度，本文还研究了外差干涉测量法，通过引入高精度的相位解调手段来检测P光与S光之间的相位差，以提高厚度测量的精度。
由于不同性质和形态的薄膜对测量量程和精度的需求不相同，因此多种测量方法各有优缺点，难以笼统评估。测量特点总结如表1-1所示，针对薄膜厚度不同，适用的测量方法分别为椭圆偏振法、分光光度法、共聚焦法和干涉法。对于小于1μm的薄膜，白光干涉轮廓仪的测量精度较低，分光光度法和椭圆偏振法较为适用；而对于小于200nm的薄膜，椭圆偏振法结果更可靠，因为透过率曲线缺少峰谷值。光学薄膜厚度测量方案目前主要集中于测量透明或半透明薄膜。通过使用不同的解调技术处理白光干涉的图样，可以得到待测薄膜厚度。本章详细研究了白光干涉测量技术的常用解调方案、解调原理及其局限性，并得出了基于两个相邻干涉峰的白光干涉解调方案不适用于极短光程差测量的结论。在此基础上，提出了一种基于干涉光谱单峰值波长移动的白光干涉测量解调技术。这种膜厚仪可以测量大气压下，1 nm到1mm范围内的薄膜厚度。
由于不同性质和形态的薄膜对系统的测量量程和精度的需求不尽相同，因而多种测量方法各有优劣，难以一概而论。，按照薄膜厚度的增加，适用的测量方式分别为分光光度法、椭圆偏振法、共聚焦法和干涉法。对于小于1μm的较薄薄膜，白光干涉轮廓仪的测量精度较低，分光光度法和椭圆偏振法较适合。而对于小于200nm的薄膜，由于透过率曲线缺少峰谷值，椭圆偏振法结果更加可靠。基于白光干涉原理的光学薄膜厚度测量方案目前主要集中于测量透明或者半透明薄膜，通过使用不同的解调技术处理白光干涉的图样，得到待测薄膜厚度。本章在详细研究白光干涉测量技术的常用解调方案、解调原理及其局限性的基础上，分析得到了常用的基于两个相邻干涉峰的白光干涉解调方案不适用于极短光程差测量的结论。在此基础上，我们提出了基于干涉光谱单峰值波长移动的白光干涉测量解调技术。光路长度越长，仪器分辨率越高，但也越容易受到干扰因素的影响，需要采取降噪措施。膜厚仪常用知识
标准样品的选择和使用对于保持仪器准确度至关重要。膜厚仪常用知识
白光干涉的相干原理早在1975年就被提出，并在1976年实现了在光纤通信领域中的应用。1983年，Brian Culshaw的研究小组报道了白光干涉技术在光纤传感领域中的应用。随后在1984年，报道了基于白光干涉原理的完整的位移传感系统。这项研究成果证明了白光干涉技术可以用于测量能够转换成位移的物理参量。此后的几年中，白光干涉技术应用于温度、压力等的研究也相继被报道。自上世纪90年代以来，白光干涉技术得到了快速发展，提供了更多实现测量的解决方案。近年来，由于传感器设计和研制的进步，信号处理的新方案提出，以及传感器的多路复用等技术的发展，使白光干涉测量技术的发展更加迅速。膜厚仪常用知识
