本論文探討利用干涉術結合顯微系統而成的顯微干涉術,應用於各類物理 參數之量測;這些應用包括了二維相位延遲分佈、二維折射率分佈以及二維表面 形貌尺寸之量測等等,其原理與實驗結果分別敘述於第二、三、四、五與六章中。
在第二章中說明外差干涉術的基本原理,如何將傳統單點量測的外差干涉 術擴展成為全場的外差干涉術,以及說明全場外差干涉術的相位解析與誤差分析 方法。
在第三章中提出全場外差干涉術中的相對相位與絕對相位量測方法,以及 二者之參考訊號如何取得的問題。在絕對相位量測的部份,描述了我們提出的兩 種新方法。最後以共光程的全場外差干涉光路架構,量測波片的全場相位延遲分 佈做為例子,藉以說明此方法之可行性。
在第四章中提出利用外差干涉顯微術量測二維折射率分佈的原理與方法。
首先描述此垂直入射式之外差干涉顯微術之原理,接著描述以GRIN lens 做為待 測樣本,量測其二維折射率分佈。之後改以indium tin oxide (ITO)做為待測對象,
設計一種撓曲測試的方法與實驗結果,並利用量測之折射率改變的結果,觀察其 內應力的作用情形。最後討論此方法的優缺點與其誤差分析。
在第五章中提出利用此外差干涉顯微術量測奈米級表面形貌與表面粗度的 原理與方法。首先使外差光源進入一改良式的 Linnik 顯微鏡架構中,利用不共 光程的外差干涉術,使干涉後的待測樣本影像成像於相機上。經由相位計算、相 位解纏繞與濾波處理,可得表面粗度形貌分佈。
在第六章中提出利用影像縫合技術改良干涉顯微術的原理與方法。由於顯 微鏡限制了量測範圍的區域與角度大小,利用影像縫合技術,將多張影像縫合成 一張,可得到完整的樣本表面形貌。本章以圓錐形的羅氏鑽石硬度計壓頭做為待
測樣本,最後測得其壓頭半徑與圓錐角度,藉以展示此方法之可行性。
綜合以上各章的理論與實驗結果,可以歸納出以下幾點的結論:
1. 相較於現有之移相干涉術或白光掃描干涉術,本論文中所提出之全場外差干 涉顯微術,具有更高的相位解析度。
2. 利用「低振幅鋸齒波」以及「非對稱三角波」取代傳統鋸齒波驅動電光晶體 調制器的方法,可不需藉由分光鏡即可得到參考相位,進而求得絕對相位,
解決了全場外差干涉儀難解的參考相位問題,而實現其全場絕對相位之量測。
3. 利用垂直入射式折射率顯微術,可應用於 ITO 軟性電子基板之撓區特性檢 測,且相較於現有之電阻量測法,具有更高的靈敏度。
4. 將影像縫合技術與白光掃描干涉術,應用於羅氏硬度計壓頭之完整表面形貌 檢測,無須使用高精密轉盤即可得到準確的量測結果。
5. 上述方法皆操作簡單,且具有高重現性。
簡 歷
基本資料:
姓 名 :陳 彥 良 (Yen-Liang Chen) 出 生 日 期 :民國 65 年 5 月 21 日
性 別 :男
血 型 :A
籍 貫 :台灣省台東縣
地 址 :新竹縣竹北市莊敬六街 35 號 7 樓
電 話 :03-5505360
學歷:
畢業學校 主修學門系別 學位 起訖年月
交通大學 光電工程學系 博士 94/9 – 99/10
清華大學 原子科學學系 碩士 87/9 – 89/6
清華大學 原子科學學系 學士 83/9 – 87/6
台東高中 – – – – – – 80/9 – 83/6
經歷:
公司名稱 職務名稱 任職期間
工業技術研究院–量測中心 兼時人員 97/1 – 99/10 National Institute of Standards and
Technology
(美國國家標準與技術研究院)
客座研究員 94/6 – 94/10 Physikalisch-Technische Bundesansta
(德國聯邦物理技術研究所) 客座研究員 91/9 – 91/11
工業技術研究院–量測中心 副研究員、
研究員 90/1 – 96/10
著 作
(A) 期刊論文:
1. Zhi-Cheng Jian, Yen-Liang Chen, Hung-Chih Hsieh, Po-Jen Hsieh, and Der-Chin Su, “Optimal condition for full-field heterodyne interferometry,” Optical Engineering, 46(11), pp.115604, Nov. 2007.
2. Yen-Liang Chen, Zhi-Cheng Jian, Hung-Chih Hsieh, Wang-Tsung Wu, and Der-Chin Su, “Nano-roughness measurements with a modified Linnik microscope and the uses of full-field heterodyne interferometry,” Optical Engineering, 47(12), pp.125601, Dec. 2008.
3. Yen-Liang Chen and Der-Chin Su, “A method for determining full-field absolute phases in the common-path heterodyne interferometer with an electro-optic modulator,” Applied Optics, 47(35), pp. 6518-6523, Dec. 2008.
4. Hung-Chih Hsieh, Yen-Liang Chen, Zhi-Cheng Jian, Wang-Tsung Wu, and Der-Chin Su, “Two-wavelength full-field heterodyne interferometry for measuring large step height,” Measurement Science and Technology, 20, pp.025307, Jan.
2009.
5. Yen-Liang Chen and Der-Chin Su, “Full-field measurement of the phase retardation for birefringent elements by using common path heterodyne interferometry,” Optics and Lasers in Engineering, 47, pp.484-487, Mar. 2009.
6. Yen-Liang Chen and Der-Chin Su, “A method for measuring the geometrical topography of a Rockwell diamond indenter,” Measurement Science and Technology 21, pp.015307, Jan. 2010.
7. Wang-Tsung Wu, Yen-Liang Chen, Hung-Chih Hsieh, Wei-Yao Chang, and Der-Chin Su, “Method for gauge block measurement with the heterodyne central fringe identification technique,” Applied Optics, 49(16), pp. 3182-3186, Jun. 2010.
8. Yen-Liang Chen and Der-Chin Su, “Improved technique for measuring full-field absolute phases in a common-path heterodyne interferometer,” Applied Optics, 49(25), pp. 4746-4750, Sep. 2010.
9. Yen-Liang Chen, Hung-Chih Hsieh, Wang-Tsung Wu, Bor-Jiunn Wen, Wei-Yao Chang, and Der-Chin Su, “An alternative bend-testing technique for a flexible indium tin oxide film,” Displays, was accepted and will be published.
10.Hung-Chih Hsieh, Yen-Liang Chen, Wang-Tsung Wu, Wei-Yao Chang, and Der-Chin Su, “Full-field refractive index distribution measurement of a gradient-index lens with heterodyne interferometry,” Measurement Science and Technology, 21, pp.105310, Sep. 2010.
11.Yen-Liang Chen, Hung-Chih Hsieh, Wang-Tsung Wu, Wei-Yao Chang, and Der-Chin Su, “An alternative method for measuring the full-field refractive index of a GRIN lens with the normal incidence heterodyne interferometry,” submitted to Applied Optics.
(B) 研討會論文:
1. 陳彥良, 謝鴻志, 簡志成, 謝博任, 蘇德欽, “共光程外差干涉術測量二維相位 延遲分佈”, 2006 台灣光電科技研討會, 新竹市, 2006 年 12 月, 論文集 EO-04.
2. 簡志成, 謝博任, 陳彥良, 謝鴻志, 楊惠婷, 吳旺聰, 蘇德欽, “全場外差干涉 術的取樣誤差分析”, 2006 台灣光電科技研討會, 新竹市, 2006 年 12 月, 論 文集EP-094.
3. Hung-Chih Hsieh, Zhi-Cheng Jian, Yen-Liang Chen, Po-Jen Hsieh, and Der-Chin Su, “A method for measuring two-dimensional refractive index distribution by using Fresnel equations and phase-shifting interferometry”, 4th International Conference on Spectroscopic Ellipsometry, Stockholm, Sweden, Jun. 2007.
4. 謝鴻志, 陳彥良, 吳旺聰, 蘇德欽, “利用旋光外差干涉術量測漸變折射率透鏡 之二維軸向折射率分佈”, 2006 台灣光電科技研討會, 台中市, 2007 年 12 月, 論文集EO-025.
5. 吳旺聰, 陳彥良, 謝鴻志, 蘇德欽, “以中央條紋定位法測量二維階高分佈”, 2007 台灣光電科技研討會, 台中市, 2007 年 12 月, 論文集 EO-038.
6. Hung-Chih Hsieh, Yen-Liang Chen, Wang-Tsung Wu, and Der-Chin Su, “A method for measuring two-dimensional refractive index distribution of a GRIN lens”, 2008 International Conference on Optics and Photonics in Taiwan, Taipei, Taiwan, Dec. 2008.
7. Wang-Tsung Wu, Yen-Liang Chen, Hung-Chih Hsieh, and Der-Chin Su, “Method for measuring the thickness of a thick transparent plate”, 2008 International Conference on Optics and Photonics in Taiwan, Taipei, Taiwan, Dec. 2008.
8. Yen-Liang Chen, Hung-Chih Hsieh, Wang-Tsung Wu, Der-Chin Su, and Ken-Yuh Hsu, “Method for determining microindenter tip topography with a scanning white light interferometer and the uses of image stitching method”, International Topical Meeting on Information Photonics 2008, Awaji, Japan, Nov. 2008.
9. Hung-Chih Hsieh, Yen-Liang Chen, Wang-Tsung Wu, Der-Chin Su, and Ken-Yuh Hsu, “Two-wavelength Full-field heterodyne interferometry for measuring large step height”, Japan-Taiwan Bilateral Science & Technology Symposium- Frontiers in Functional Optics-, Utsunomiya, Japan, Nov. 2008.
10.Hung-Chih Hsieh, Yen-Liang Chen, Wang-Tsung Wu, and Der-Chin Su, “Method for measuring the refractive index distribution of a GRIN lens with heterodyne interferometry,” Proc. SPIE 7390, 73900G, 2009.
11.Yen-Liang Chen, Hung-Chih Hsieh, Wang-Tsung Wu, and Der-Chin Su,
“Full-field absolute phase measurements in the heterodyne interferometer with an electro-optic modulator,” Proc. SPIE 7390, 73900F, 2009.
12.陳彥良, 謝鴻志, 吳旺聰, 蘇德欽, “全反射式移相干涉顯微相位成像術”, 2009 台灣光電科技研討會, 台北市, 2009 年 12 月, 論文集 EO122.
13.謝鴻志, 陳彥良, 吳旺聰, 蘇德欽, “垂直入射全場外差干涉術量測 GRIN Lens 的折射率分佈”, 2009 台灣光電科技研討會, 台北市, 2009 年 12 月, 論文集 EO126.
14.吳旺聰, 陳彥良, 謝鴻志, 蘇德欽, “測量塊規的新法”, 2009 台灣光電科技研 討會, 台北市, 2009 年 12 月, 論文集 EO125.
15.Wang-Tsung Wu, Hung-Chih Hsieh, Yen-Liang Chen, Wei-Yao Chang, and Der-Chin Su, “Step height measurement by using heterodyne central fringe identification technique,” Proc. SPIE 7767, 77670J, 2010.
16.Hung-Chih Hsieh, Yen-Liang Chen, Wang-Tsung Wu, Wei-Yao Chang, and Der-Chin Su, “Two-dimensional refractive index distribution measurement of a GRIN lens,” Proc. SPIE 7791, 77910A, 2010.