Сигнал автокорреляционного низкокогерентного интерферометра при зондировании слоистого объекта волновым полем с широким угловым спектром

Abstract

Рассмотрено влияние ширины углового спектра (числовой апертуры) зондирующего слоистый объект частотно широкополосного волнового поля на сигнал автокорреляционного низкокогерентного интерферометра при пространственно когерентном и некогерентном освещении входного зрачка объектива, формирующего это поле. Установлено, что в случае некогерентного освещения увеличение ширины углового спектра поля приводит к уменьшению амплитуды, изменению формы и положения измерительных сигналов интерферометра из-за декорреляции интерферирующих парциальных составляющих объектного поля, отразившихся от различных границ раздела внутри объекта. В случае когерентного освещения формирование сигнала автокорреляционного низкокогерентного интерферометра происходит в конфокальном режиме, что приводит к выделению по амплитуде измерительных сигналов, определяемых кросс-корреляциями парциальной составляющей, отразившейся от границы раздела, на которую сфокусировался зондирующий пучок, с парциальными составляющими, отразившимися от других границ раздела внутри объекта. Этот эффект позволяет определить параметры внутренней слоистой структуры объекта без привлечения априорной информации об этой структуре. При этом увеличение числовой апертуры зондирующего объект пучка приводит к увеличению систематической ошибки определения оптических толщин слоев, которая может быть оценена на основе полученных выражений.

The effect of the width of the angular spectrum (numerical aperture) of a broadband-frequency wave-field probing a layered object on the signal of an autocorrelation low-coherence interferometer (ALCI) under spatially coherent and incoherent illumination of the entrance pupil is considered. It is found that under incoherent illumination an increase in the width of the angular spectrum of the field leads to a decrease in the amplitude, a change in the shape and position of the measuring signals of the interferometer due to decorrelation of the object field partial components which have reflected from various interlayer boundaries inside the object. In the case of coherent illumination, the ALCI signal is formed in a confocal mode, which leads to the amplitude extraction of the measurement signals are determined by the mutual correlations between a partial component reflected from the boundary on which the probing field was focused, and partial components of this field which have reflected from other boundaries within the object. This effect makes it possible to determine parameters of the internal layered structure of an object doing without apriori structure-related information. In this case, an increase in the numerical aperture of the probing light beam leads to an increase in the systematic error in determining the optical thicknesses of the layers, which can be estimated on the basis of the obtained expressions.