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——首先我们来回忆一下什么是光的干涉？

两列或几列光波在空间相遇时相互叠加，引起光强的重新分布，总是有的地方加强，有的地方减弱，从而出现明暗或彩色条纹，这种现象称为光强度。 干涉。

图1：光的干涉现象图

当然，并不是任何两列光波都能随便干涉，光干涉的条件是非常严格的。 只有频率相同、振动方向相同、相位差恒定的光波才能产生干涉效应。

——接下来，让我们看看著名的杨氏双缝干涉实验

S为单色光源照射的小孔，S发出的光波照射屏幕上对称的小孔S1和S2。 S1和S2发出的光波源于同一个光波，故为相干光波，叠加在远离屏幕d'的屏幕上光纤光谱仪使用方法，形成干涉图样。

当两束光的波程差为半波长的偶数倍时，振动加强，出现亮条纹； 当两束光的波程差为半波长的奇数倍时，振动减弱，出现暗条纹。

单色光的干涉条纹宽度相同，明暗交替，分布均匀。 不同颜色的条纹宽度不同，波长越长，干涉条纹的宽度越大。

——进入正题，如何使用光纤光谱仪测量薄膜厚度？

上图是光纤光谱仪测量膜厚的原理图。 光束以θ1入射到薄膜表面，一部分直接反射，另一部分以θ2折射。 折射光由薄膜的下表面反射，然后由其上表面折射。 反射光 1 和反射光 2 相干干涉。 光纤光谱仪主要通过反射光谱来测量薄膜的厚度，反射光谱曲线中干涉峰的出现就是薄膜受到干涉的结果。

在薄膜干涉实验中，波长与介质的折射率和薄膜厚度的关系如下：

白光干涉法测量反射光谱时，由于采用垂直入射法(θ1->0，θ2->0)，上式可简化为：

如果知道k的具体值，则可以根据干涉峰位置计算出膜层的厚度d，但由于各干涉峰谷对应的k很难确定，而膜层的k值不同的厚度是不同的，通常用消去k得到薄膜的厚度d。

图2：不同厚度薄膜的反射光谱

假设反射曲线上有两个相邻的波峰λ1和波谷λ2，结合这两个方程就可以得到薄膜的厚度d。

实际上，可以从反射光谱中得到多组波峰波谷对应的波长光纤光谱仪使用方法，计算出多个膜厚的值，然后取平均值，减少测量误差。

光纤光谱仪测量薄膜厚度的优点和特点

配置推荐

应用

天津大学张颖等人采用了由光源、光学显微镜、微干涉探头、光纤、USB4000光谱仪组成的微干涉光学系统（系统结构如下图所示）。 基于白光干涉光谱，几种不同厚度的薄膜最终测量结果与模拟结果一致。

系统结构图

使用海洋光学光纤光谱仪组成的显微干涉光学系统测得的反射干涉光谱

参考

魏银杰。 基于白光反射光谱的晶圆薄膜厚度测量算法研究[D]. 中国计量大学, 2019.

张颖。 白光干涉光谱测量方法及系统研究[D]. 天津大学, 2012.

刘英丹，袁金社，潘德芳。 基于反射光谱的In_xGa_(1-x)N半导体薄膜厚度测量[J]． 重庆师范大学学报(自然科学版),2009,26(04):98-100.

张永刚. 基于反射光谱的GaN薄膜厚度在线测量系统[J].电子质量,2004(12):56-57.