Аннотация. Рассматривается задача проведения измерений толщины прозрачных слаборассеивающих и слабопоглощающих слоев неорганических покрытий и пленок в диапазоне от 0,1 до 0,6 мм с относительной погрешностью измерения менее 10 % в режиме реального времени. Измерения выполняются путем применения комбинации двух методов — лазерной интерферометрии и лазерной модифицированной триангуляции. Предмет исследования — определение набора параметров, необходимых для измерения толщины указанными оптическими методами; цель исследования — разработка способа измерения толщины комбинированным методом таким образом, чтобы в наборе необходимых параметров отсутствовал показатель преломления исследуемого образца. Представлен принцип работы при использовании комбинированного метода и осуществлен поиск оптимальных параметров измерительной установки, что позволяет снизить погрешность измерений до 5 % при уменьшении информативности измерения в 3 раза. Главное преимущество предлагаемого подхода заключается в том, что для определения толщины комбинированным методом не требуется информация о числовом значении показателя преломления измеряемого слоя.

Ключевые слова: интерферометрия, модифицированная лазерная триангуляция, измерение толщины, показатель преломления, комбинация методов измерения

Список литературы:

1. Sorkio A., Koch L., Koivusalo L., Deiwick A., Miettinen S., Chichkov B., Skottman H. Human stem cell based corneal tissue mimicking structures using laser-assisted 3D bioprinting and functional bioinks // Biomaterials. 2018. Vol. 171. P. 57—71.
2. Green D. G., Frueh B. R., Shapiro J. M. Corneal thickness measured by interferometry // J. of the Optical Society of America. 1975. Vol. 65, N 2. Р. 119—123.
3. Приезжев А. В., Тучин В. В., Шубочкин Л. П. Лазерная диагностика в биологии и медицине М.: Наука, 1989. 240 с.
4. Adamov A. A. , Baranov M. S., Khramov V. N. Numerical and experimental selection of optimal parameters in the interferometric method of measuring the thickness of the cornea // Proc. SPIE 11066, Saratov Fall Meeting, 2018: Laser Physics, Photonic Technologies, and Molecular Modeling, 1106608 (3 June 2019). DOI: 10.1117/12.2521424.
5. Адамов А. А., Храмов В. Н. Оценка возможности применения метода лазерной триангуляции к измерениям толщин тонких пленок // Математическая физика и компьютерное моделирование. 2017. Т. 20, № 4. С. 83—94.
6. Adamov A. A., Khramov V. N. Modification of the laser triangulation method for measuring the thickness of optical layers // Proc. SPIE 10717, Saratov Fall Meeting 2017: Laser Physics and Photonics XVIII; and Computational Biophysics and Analysis of Biomedical Data IV, 1071703 (26 April 2018). DOI: 10.1117/12.2314820.
7. Adamov A. A., Baranov M. S., Khramov V. N., Abdrakhmanov V. L., Golubev A. V., Chechetkin I. A. Modified method of laser triangulation // Intern. Conf. PhysicA.SPb/2018, IOP Conf. Series: J. of Physics: Conf. Series1135 (2018) 012049. DOI: 10.1088/1742-6596/1135/1/012049.
8. Adamov A. A., Baranov M. S., Khramov V. N. Optimization of parameters in a modified laser triangulation method // Proc. SPIE 11066, Saratov Fall Meeting 2018: Laser Physics, Photonic Technologies, and Molecular Modeling, 1106607 (3 June 2019). DOI:10.1117/12.2521419.
9. Adamov A. A., Khramov V. N. The optimal parameters of the laser triangulation modified thickness meter // J. of Physics: Conf. Series. 2019. Vol. 1368, iss. 2, article id. 022001. DOI:10.1088/1742-6596/1368/2/022001.
10. Адамов А. А., Баранов М. С., Храмов В. Н., Абдрахманов В. Л., Голубев А. В., Чечеткин И. А. База данных. Измерители толщин тонких прозрачных тканей и пленок // Официальный бюл. Федеральной службы по интеллектуальной собственности (Роспатент), № 2018620590. М.: ФИПС, 2018. № 4-2018, 21.03.2018-20.04.2018.
11. Lun-Kai Cheng, Toet P. M. Innovative fiber bragg grating sensors for highly demanding applications: considerations, concepts, and designs // Opto-Mechanical Fiber Optic Sensors: Ed. H. Alemohammad. Butterworth-Heinemann, 2018. P. 175—209. DOI.org/10.1016/B978-0-12-803131-5.00007-6
12. Coelho J. M. P., Nespereira M. C., Abreu M., Rebordão J. M. Modeling refractive index change in writing long-period fiber gratings using mid-infrared laser radiation // Photonic Sensors. 2013. Vol. 3, N 1. P. 67—73.
13. Адамов А. А., Баранов М. С., Храмов В. Н. Зависимость спектральных характеристик полупроводниковых и твердотельных лазеров видимого диапазона от температуры активной среды // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2018. Т. 18, № 3. С. 356—362. DOI: 10.17586/2226-1494-2018-18-3-356-362.
14. Пат. 179826 РФ. Лазерный триангуляционный измеритель толщины роговицы и остаточных роговичных слоев глаза / А. А. Адамов, М. С. Баранов, В. Н. Храмов, В. Л. Абдрахманов, А. В. Голубев, И. А. Чечеткин. Опубл. 24.05.2018. Бюл. №15.
15. Лазерная безопасность [Электронный ресурс]: , 18.06.2021.
16. Адамов А. А., Абдрахманов В. Л., Голубев А. В., Чечеткин И. А. Программное средство обработки изображений экспериментальных данных для оценки расстояния между световыми метками // Официальный бюл. Федеральной службы по интеллектуальной собственности (Роспатент), № 2017664237. М.: ФИПС, 2017. № 12-2017, 21.11.2017-20.12.2017.
17. Адамов А. А. Программа обработки фотоизображений экспериментальных интерферограмм для определения значения ширины и угла наклона интерференционных полос // Официальный бюл. Федеральной службы по интеллектуальной собственности (Роспатент), № 2018666945. М.: ФИПС, 2019. № 1-2019, 21.12.2018-20.01.2019.
18. Adamov A. A., Khramov V. N. Optimal parameters of laser meter optical characteristics of the cornea // Physics, Engineering and Technologies for Biomedicine: Proc. of the 4th Intern. Symp. and Intern. School for Young Scientists, Moscow, Oct. 26—30, 2019. P. 90—91.
19. Кирилловский В. К., Точилина Т. В. Оптические измерения. Ч. 1. Введение и общие вопросы. Точность оптических измерений: Учеб. пособие. СПб: Университет ИТМО, 2017. 49 с.