光学计量 Optical metrology

2022-11-09 11:18:32 浏览:184

定义

用光进行测量的科学和技术。

光学计量学是关于光测量的科学和技术。 此类测量既可以针对光和光源的属性,也可以针对物体的属性,例如尺寸、距离和温度。 这些场之间没有严格的界限,因为通常人们不仅使用光的测量特性来表征光源,还用于其他目的 - 例如,光学频率计量用于超精密光学时钟。

光学计量的一些例子是:

  • 激光的光学距离测量可以基于干涉仪或光脉冲飞行时间的测量。 这是尺寸计量学的一个例子。
  • 使用自动准直仪可以实现高精度的角度测量,特别是基于激光的电子自动准直仪。
  • 光学轮廓仪广泛用于测量表面形貌,例如半导体芯片生产和光学制造中的质量控制。形状计量学还使用各种其他类型的仪器来测量表面形状(轮廓)和表面粗糙度。
  • 光时域反射仪用于检测光纤链路,例如,查找有故障的光纤熔接或光纤连接器。 自由空间反射仪用于表征薄膜光学器件等。
  • 光功率可以用光电二极管、热功率计或其他设备测量。 光学辐照度和其他照明测量可以解决一些纯物理量,例如光学强度(单位面积功率)(辐射测量)或感知亮度(光度测量)。积分球用于在大范围方向上发射的辐射。
  • 光谱光学特性是用光谱仪或其他光谱仪、波计和自外差设置等设备测量的。
  • 光学频率计量学涉及光学频率的高精度测量。 人们可以生产超精密的光学时钟,超越铯原子钟的性能。
  • 光学温度传感器可以基于对热体热发射的分析,也可以依赖于对原子或分子能级的占用概率的测量。
  • 光纤温度和应变传感器允许分布式传感,通常将温度和应变相结合。 例如,它们可用于工业加工厂、桥梁和隧道、建筑物、石油和天然气管道以及输电线路的测量。

光学计量使用广泛的测量仪器。 为了校准这些,需要特殊的校准光源,提供具有明确定义属性的光,例如光功率、亮度或波长。 例如,某些光谱灯提供具有精确定义波长的准单色光。

光学计量的典型品质

在许多情况下,光学计量可以非常精确,并且最终在检测中受到激光噪声或量子噪声的限制。

光学测量通常非常快速,适用于在线计量,即监控工业生产过程。

通常,光学测量是非破坏性的。 即使是非常敏感的部件也可以在不接触的情况下进行检查(非接触式方法),即没有损坏的风险。

特殊挑战

显然,当需要极高的精度时,光学计量变得特别具有挑战性。 然而,这一挑战的严重程度也取决于具体情况。 例如,表征非常大的光学器件需要特别复杂的计量技术。 一些传统技术不能使用或需要特别调整。

光学测量

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