【摘 要】
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近年来白光扫描干涉术在材料分析、生物医学检测、三维形貌测量等领域应用广泛,折射率作为一个重要的光学参数,对性能表征具有重要意义,成为了重要的研究对象。然而传统的折射率测量方法对样品的尺寸、形状要求较为严格,无法满足对少量且微小物体折射率的测量。为此,本论文设计并搭建一套白光扫描干涉系统,通过在系统参考镜上增加补偿片来克服白光相干长度短的限制,从而优化光路来提高干涉条纹间的对比度,最后采用该系统对光
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近年来白光扫描干涉术在材料分析、生物医学检测、三维形貌测量等领域应用广泛,折射率作为一个重要的光学参数,对性能表征具有重要意义,成为了重要的研究对象。然而传统的折射率测量方法对样品的尺寸、形状要求较为严格,无法满足对少量且微小物体折射率的测量。为此,本论文设计并搭建一套白光扫描干涉系统,通过在系统参考镜上增加补偿片来克服白光相干长度短的限制,从而优化光路来提高干涉条纹间的对比度,最后采用该系统对光学材料与微小生物体折射率分布进行精确测量。本论文的主要研究内容包括:（1）阐明了白光扫描干涉的特性及原理,分析对比了空间频域算法、七步相移法和Morlet小波变换法这三种算法,通过模拟仿真与实验验证相结合,证明Morlet小波算法具有高求解精度、较快运算速度以及较强抗噪声能力等优点,更适合作为白光干涉信号峰值的提取算法。（2）设计并搭建了一套白光扫描干涉系统,并实现了系统各硬件的联动控制,得到了系统的理想分辨率,制定出白光扫描干涉系统测量折射率的流程。（3）采用光纤纤芯经典的分布函数作为评价函数,进一步对测得光纤纤芯的折射率进行拟合,得到多模光纤和单模光纤的拟合决定系数分别为0.9972和0.9964,并将实验获得的结果与官方参数进行比较,误差为0.01%。采用两种不同折射率的匹配液对K9玻璃的折射率进行测量,分别得到K9玻璃的折射率范围为1.5197-1.5210和1.5186-1.5198,与官方数据相一致,表明了该测试方法与系统的准确性。（4）将光学检测与生物医学检测相结合,实现了微小生物体秀丽隐杆线虫折射率分布的测量,验证了该系统在生物医学检测领域的应用可行性。综上所述,本论文所设计的白光扫描干涉系统具有快速、高灵敏度、高精度、非接触检测等优点,能够拓展应用于封装于玻璃盖片下的MEMS（Micro-ElectroMechanical System）、LCOS（Liquid Crystal on Silicon）等器件的三维表面形貌、微流体通道内液体折射率的分布以及生物组织、细胞折射率的测量。
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