双波长光纤线阵列色散共焦显微探测方法与装置与流程

1.本发明涉及一种高速光纤线阵列色散共焦显微测量方法，可应用于ic芯片、mems、功能化结构微纳器件、车铣刨磨等机加工表面、喷丸磨砂表面、拉丝表面等各类样品表面形貌的快速测量，属于光学成像与检测技术领域。


背景技术：

2.线共焦显微镜由苏联人g. m. svishchev于20世纪60年代后期提出，其基本架构是：使用一对共轭狭缝进行照明和探测，通过精确控制机械运动装置如高精度电机或压电陶瓷研显微物镜光轴方向移动，从而能获取被测样品沿光轴方向的位移信息。相比于传统的点扫描式共焦显微镜，线共焦显微镜在机械装置的轴向扫描过程能获取一条直线上点沿光轴方向的位移信息，即其形貌测量效率远远优于传统的点扫描式共焦显微镜。但是，线共焦显微镜在获取位移信息的过程中，需要复杂的机械装置精确进行沿光轴方向的扫描，而机械扫描效率低、精度低，上述因素限制了线共焦显微镜获取被测样品三维形貌的速度和精度。
3.为了提高传统线共焦显微镜的测量速度，发表在《optics letters》上的《locally adaptive thresholding centroid localization in confocal microscopy》文献中：提出了采用一种变阈值的峰值提取算法，能满足大采样间隔时探测得到的线共焦响应强度信号的高精度处理，显著地提高线共焦显微测量速度和精度。但是，上述方法仍需要机械装置扫描，限制了线共焦显微测量速度的进一步提高。发表在《optics letters》上的《simple differential digital confocal aperture to improve axial response of line-scanning confocal microendoscopes》文献中：通过使用两个狭缝探测器，其中一个狭缝探测器放置在与狭缝照明光源共轭位置前一个微小间隔处，另一个探测器放置于与狭缝照明光源共轭位置后相等的微小间隔处，通过对两个狭缝探测器采集的共焦响应强度值做差分操作，快速获取被测样品表面上一条直线上点的位移信息。但是，上述方法在装置构建过程中存在如下缺陷：其一、狭缝探测共轭光路的调整极其复杂，上述方法中采用双探测狭缝探测器的设计将进一步使得光路调整复杂；其二、两个的狭缝探测器沿光束光轴方向上的位移偏置需要控制在微米量级，对机械零件的加工速度提出了极高的要求。
4.另一方面，传统线色散共焦显微测量方法采用宽带光源照明，利用色散物镜的轴向色散，结合线共焦探测技术，通过处理面光谱成像探测设备采集的光谱信息，实现无需机械轴向扫描的高速位移信息测量。但是，线色散共焦技术对光谱成像探测设备光谱分辨能力提出了较高要求，且采集频率受面阵探测器的性能限制通常只能达到khz至10 khz左右。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本发明提出首先利用光纤阵列耦合器的成线状排布的公共端光纤阵列公共端光纤阵列形成狭缝照明光束，而后色散物镜将双波长狭缝照明光束中不同波长的光聚焦在色散物光轴不同位置处，形成两条垂直于光轴的共面测量直线；由两条共面
测量直线组成的测量面照射到被测样品上，与被测样品表面相交得到一条测量相交线，被测样品将照射在测量相交线上的测量光束反射，反射的测量光束被光纤阵列耦合器的成线状排布的公共端光纤阵列公共端光纤阵列过滤，经光纤阵列耦合器送至波长分光装置；其次，波长分光装置将测量光束根据波长的不同送入探测器的不同探测区域；然后，利用探测器获取不同波长下的光纤线阵列色散共焦响应强度数据；最后，通过对不同波长下光纤线阵列色散共焦响应强度数据进行差分处理获取被测样品测量相交线上点沿测量光束光轴方向的位移信息。
6.在本发明中，位移信息的获取依赖于双波长光纤阵列共焦技术、色散物镜的色散以及波长分光探测与差分处理技术，该技术采用光纤阵列耦合器前的公共光纤阵列末端同时当作光纤阵列照明狭缝和光纤阵列探测狭缝，无需复杂的共轭光路调整，就能实现自对齐共焦特性，具有结构简单、装配调整简单等优点，同时光纤阵列共焦显微聚焦光斑尺寸小、测量相交线上点与点的串扰小、测量精度高。更为重要的是，如果采用超快的线阵探测器，位移信息的探测频率能远高于10khz，极大地提高了样品的形貌测量速度。
7.1.一方面，本发明提供了一种双波长光纤线阵列色散共焦显微探测方法，其中：双波长光纤线阵列色散共焦显微探测方法，其特征在于：双波长光源发出波长λ1和λ2的照明光束；所述照明光束由光纤阵列耦合器的照明端光纤阵列照明端光纤阵列进入，经所述光纤阵列耦合器的耦合单元作用，至所述光纤耦合器的成线状排布的公共端光纤阵列公共端光纤阵列出射形成狭缝照明光束；所述狭缝照明光束通过色散物镜后形成测量光束，照射在被测样品表面；所述色散物镜对不同波长的光有不同的焦距，将不同波长的光聚焦在所述色散物镜光轴上不同位置处；所述色散物镜将狭缝照明光束中不同波长的光聚焦光轴上不同位置，形成两条垂直于光轴的共面测量直线，记作l1和l2；由所述l1和l2组成的测量面照射到被测样品表面，得到所述测量面与被测样品表面相交的一条测量相交线；被测样品将照射在表面测量相交线上的测量光束反射，反射的光束经所述色散物镜沿原光路返回；所述反射的测量光束由所述光纤阵列耦合器的成线状排布的公共端光纤阵列公共端光纤阵列过滤，经所述光纤阵列耦合器的耦合单元作用，至所述光纤阵列耦合器的探测端光纤阵列探测端光纤阵列出射；从所述光纤阵列耦合器的探测端光纤阵列探测端光纤阵列出射的测量光束进入波长分光装置，使得不同波长的光进入不同的探测区域，从而由探测器得到被测样品表面测量相交线上全部m个点在照明波长λ1和λ2下的光纤线阵列色散共焦响应强度数据，分别为[i
11
, i
12
, i
13
,
…
, i
1m ]、[i
21
, i
22
, i
23
,
…
, i
2m ]；通过将被测样品表面测量相交线上同一点在照明波长λ1和λ2下的光纤线阵列色散共焦响应强度数据进行处理得到双波长差分光纤线阵列色散共焦响应数据[di
211
,di
212
,di
213
,
…
, di
21m ]；根据所述双波长差分光纤线阵列色散共焦响应数据[di
211
,di
212
,di
213
,
…
, di
21m ]的大小确定被测样品表面测量相交线上全部m个点沿测量光束光轴方向的位移信息。
[0008]
2. 另一方面，本发明提供了一种双波长光纤线阵列色散共焦显微探测装置，包括双波长光源、光纤阵列耦合器、色散物镜、波长分光装置、探测器；双波长光源发出波长λ1和λ2的照明光束；所述照明光束由光纤阵列耦合器的照明端光纤阵列照明端光纤阵列进入，经所述光纤阵列耦合器的耦合单元作用，至所述光纤阵列耦合器的公共端光纤阵列公共端光纤阵列出射形成双波长狭缝照明光束；所述狭缝照明光束通过所述色散物镜形成测量光束，照射在被测样品表面；所述色散物镜对不同波长的光有不同的焦距，将不同波长的光聚
焦在所述色散物镜光轴上不同位置处；所述色散物镜将双波长狭缝照明光束中不同波长的光聚焦光轴上不同位置，形成两条垂直于光轴的共面测量直线，记作l1和l2；由所述l1和l2组成的测量面，照射到被测样品表面，得到所述测量面与被测样品表面相交的一条测量相交线；被测样品将照射在表面测量相交线上的测量光束反射，反射的光束经所述色散物镜沿原光路返回；所述光纤阵列耦合器的成线状排布的公共端光纤阵列公共端光纤阵列将被测样品反射的测量光束过滤，经所述光纤阵列耦合器的耦合单元作用，送至所述光纤阵列耦合器的探测端光纤阵列探测端光纤阵列；所述光纤阵列耦合器的探测端光纤阵列探测端光纤阵列将反射的测量光束送入所述波长分光装置；所述波长分光装置使得被测样品反射的测量光束中不同波长的光进入探测器不同的探测区域；所述探测器得到不同探测区域内被测样品表面测量相交线上全部m个点在照明波长λ1和λ2下的光纤线阵列色散共焦响应强度数据，分别为[i
11
, i
12
, i
13
,
…
, i
1m ]、[i
21
, i
22
, i
23
,
…
, i
2m ]。
[0009]
本发明对比已有技术具有以下创新点和显著优点：1. 本发明中双波长光纤线阵列色散共焦显微探测方法无需机械装置提供轴向扫描即可实现ic芯片、mems、磨削抛光等精密样品的高精度测量，能显著地降低测量系统的复杂度；2.本发明中双波长光纤线阵列色散共焦显微测量技术利用斜率较大的线性区域来替代传统线色散共焦中采用斜率为零的顶点区域来探测位移信息，使得灵敏度和测量精度都有显著提升，同时由于只需要线阵光电探测器来测量n个照明波长下的光纤线阵列色散共焦响应强度值信号，具有信噪比高、测量速度快等优点；3. 本发明采用了同轴照明，聚焦光斑尺寸小，点与点之间串扰小，具有适应对象表面特性能力强、测量精度高、测量速度快等优点；3.本发明中采用光纤阵列器件中公共光纤阵列末端同时当作光纤阵列照明狭缝和光纤阵列探测狭缝，无需复杂的共轭光路调整，能实现自对齐的线共焦探测，具有结构简单、装配调整简单等优点。
附图说明
[0010]
图1为本发明双波长光纤线阵列色散共焦显微探测方法的示意图；图2为本发明双波长光纤线阵列色散共焦显微探测装置的示意图；图3为本发明实施例1中基于成像光谱仪分光式双波长光纤线阵列色散共焦显微探测装置的示意图；图4为本发明实施例1中色散物镜的光路结构图；图5为本发明实施例2中不同照明波长下光纤阵列共焦响应强度值曲线；图6为发明专利实施例2中相邻波长差分光纤阵列共焦响应值与样品位移之间的关系曲线；图7为本发明实施例3中基于二色分光镜的波长分光装置和探测器的示意图；图8为本发明实施例4中基于分光镜和滤波片的波长分光装置和探测器的示意图；图9为本发明实施例6中基于光纤阵列波分复用器的双波长光纤线阵列色散共焦显微探测装置的示意图；图10为本发明实施例7中基于光纤阵列器件和时分驱动电路的双波长光纤线阵列
色散共焦显微探测装置的示意图；其中：1-双波长光源、101-第一单波长光纤阵列光源、102-第二单波长光纤阵列光源、103-1
×
2光纤阵列合束器、2-光纤阵列耦合器、201-照明端光纤阵列、202-耦合单元、203-成线状排布的公共端光纤阵列、204-探测端光纤阵列、3-色散物镜、301-消色差透镜、302-凹透镜、303-第一凸透镜、304-第二凸透镜、305-第三凸透镜、4-被测样品、5-波长分光装置、501-球面反射镜、502-光栅、503-球面聚焦镜、504-准直镜、505-二色分光镜、506-第一会聚镜、507-第二会聚镜、508-分光镜、509-第一窄带滤光片、510-第二窄带滤光片、511光纤阵列波分复用器、512-时分驱动电路、6-探测器、601-第一线阵探测器、602-第二线阵探测器、603-第一光纤阵列探测器、604-第二光纤阵列探测器、7-光纤阵列法兰、8-微处理器。
具体实施方式
[0011]
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0012]
本发明基于双波长光纤阵列共焦测量技术，利用色散物镜将经光纤阵列照明狭缝的双波长狭缝照明光束聚焦形成两条共面测量线，并与被测样品表面接触形成测量相交线，同时利用波长分光装置将照射在被测样品表面测量交线上并经被测样品反射的测量光束分光送入探测器不同的探测区域，由探测器得到测量相交线上m个点在在照明波长λ1和λ2下的光纤线阵列色散共焦响应强度数据，通过对测量相交线上同一个点在照明波长λ1和λ2下的光纤线阵列色散共焦响应强度数据进行处理，实现被测样品表面测量相交线上m个点沿测量光束光轴方向的位移信息。
[0013]
实施例1如图3所示，本实施例中所用的基于成像光谱仪分光式双波长光纤线阵列色散共焦显微探测装置的示意图，包括双波长光源1、光纤阵列耦合器2（包括照明端光纤阵列201、耦合单元202、成线状排布的公共端光纤阵列203、探测端光纤阵列204）、色散物镜3（包括消色差透镜301、凹透镜302、第一凸透镜303、第二凸透镜304、第三凸透镜305）、波长分光装置5（包括球面反射镜501、光栅502、球面聚焦镜503）、探测器6（包括能探测波长λ1、λ2强度的探测区域）、光纤阵列法兰7、微处理器8。其中，双波长光源1发出波长λ1和λ2的照明光束；光纤阵列耦合器2将从双波长光源发出的光束经照明端光纤阵列201和耦合单元202从公共端光纤阵列203出射，出射的狭缝照明光束通过色散物镜3形成测量光束照射在被测样品4上，；色散物镜3由消色差透镜301（焦距21 mm、通光孔径5.2mm）、凹透镜302（焦距
–
13.2 mm、通光孔径15mm）、第一凸透镜303（焦距21.8mm、通光孔径25.4mm）、第二凸透镜304（焦距32.3 mm、通光孔径25.4mm）、第三凸透镜305（焦距31.8 mm、通光孔径22mm）组成，如图4所示。色散物镜3的基本工作原理如下：消色差透镜301将从公共端光纤阵列203出射的狭缝照明光束准直进入凹透镜302进行发散，然后被第一凸透镜303、第二凸透镜304、第三凸透镜305聚焦在光轴oa1上不同位置，如波长λ1=450nm、λ2=455nm的光束聚焦在色散物镜光轴16.5mm、16.505mm处，形成两条共面测量直线，记作l1和l2；两条共面测量直线组成的测量面照射到被测样品4表面，与样品4表面相交得到一条测量相交线，被测样品4将照射在测量相交线的测量光束反射；经样品4反射的测量光束原路返回被色散物镜3收集，从公共端光纤阵列203进入，经耦合单元202,送至探测端光纤阵列204出射，出射光束进入波长分光装置5；波长分
光装置5主要由球面反射镜501、光栅502、球面聚焦镜503组成，其基本工作原理如下：球面反射镜501将反射的测量光束准直，照射到光栅502上，光栅502将不同波长的光衍射偏折不同的角度照射到球面聚焦镜503上，球面聚焦镜503将不同波长的光聚焦到探测器6中不同区域；探测器6得到测量相交线上m个点在照明波长λ1和λ2下的光纤线阵列色散共焦响应强度数据，分别为[i
11
, i
12
, i
13
,
…
, i
1m ]、[i
21
, i
22
, i
23
,
…
, i
2m ]；微处理器8对采集得到的被测样品表面测量相交线上同一点在照明波长λ1和λ2下的光纤线阵列色散共焦响应强度数据进行处理，获取被测样品表面测量相交线上m个点沿测量光束光轴oa1方向的位移信息。
[0014]
本实施例中所用的基于成像光谱仪分光式光纤阵列共焦显微探测装置在探测被测样品位移信息时的工作原理如下：双波长光源1发出波长λ1=450nm、λ2=455nm的照明光束，由光纤阵列法兰7和照明端光纤阵列201进入光纤阵列耦合器2，从公共端光纤阵列203出射形成狭缝照明光束，进入色散物镜3形成测量光束，照射在被测样品4上；色散物镜3将波长λ1=450nm、λ2=455nm的光聚焦在色散物镜光轴16.5mm、16.505mm处，形成两条共面测量直线，记作l1和l2；由色散物镜3形成的两条共面测量直线照射在被测样品4的表面上，得到一条测量相交线；被测样品4将照射在测量相交线上的测量光束反射，反射的测量光束被色散物镜3收集，由公共端光纤阵列203过滤送入光纤阵列耦合器2；光纤阵列耦合器2将反射的测量光束经耦合单元202送至探测端光纤阵列204出射，出射光束进入波长分光装置5；波长分光装置5将反射的测量光束中不同波长的光聚焦在探测器6的不同区域；探测器6得到测量相交线上m个点在照明波长λ1和λ2下的光纤线阵列色散共焦响应强度数据，分别为[i
11
, i
12
, i
13
,
…
, i
1m ]、[i
21
, i
22
, i
23
,
…
, i
2m ]；通过对被测样品表面测量相交线上同一点在照明波长λ1和λ2下的光纤线阵列色散共焦响应强度数据进行处理得到双波长差分光纤线阵列色散共焦响应数据[di
211
,di
212
,di
213
,
…
, di
21m ]；根据测量相交线上m个点所对应的双波长差分光纤线阵列色散共焦响应数据得到被测样品测量相交线上m个点沿测量光束光轴oa1方向的位移信息。当利用运动平台沿垂直于测量光束光轴oa1和被测样品表面测量相交线的方法移动双波长光纤线阵列色散共焦显微探测装置或被测样品，获取被测样品表面上不同测量相交线上点沿测量光束光轴oa1方向的位移信息，进而重构样品表面轮廓或形貌。
[0015]
实施例2与实施例1不同的是，本实施例中测量光束方向的位移信息获取有赖于构建双波长差分光纤线阵列色散共焦响应数据[di
211
,di
212
,di
213
,
…
, di
21m ]与被测样品位移之间的标定关系。本发明装置中光纤阵列耦合器2、色散物镜3、波长分光装置5、探测器6等器件均存在非均匀光谱响应特性，使得双波长差分光纤线阵列色散共焦响应数据与被测样品位移之间的关系会偏离理论设计，因此需要通过实际测试来精确构建双波长差分光纤线阵列色散共焦响应数据与被测样品位移之间的标定关系。为了构建上述标定关系，精确控制被测样品4沿测量光束测量oa1方向移动，如z1=0、z2=0.1 μm、z3=0.3 μm、
…
、zm=5.0μm，并同时由探测器6采集得到测量相交线上同一点不同位移时在照明波长λ1和λ2下的光纤线阵列色散共焦响应强度数据，分别为[i
11
, i
12
, i
13
,
…
, i
1m ]、[i
21
, i
22
, i
23
,
…
, i
2m ]，即照明波长λ1和λ2下的光纤线阵列色散共焦响应强度曲线，如图5所示；通过对测量相交线上同一点在相同位移时照明波长λ1和λ2下的光纤线阵列色散共焦响应强度值做差分处理，得到双波
长差分光纤线阵列色散共焦响应数据[di
211
,di
212
,di
213
,
…
, di
21m ]与被测样品位移之间的关系曲线，如图6所示，实现双波长差分光纤线阵列色散共焦响应数据[di
211
,di
212
,di
213
,
…
, di
21m ]与被测样品位移之间关系的标定。
[0016]
实施例3与实施例1不同的是，本实施例中波长分光装置5是准直镜504、二色分光镜505、第一会聚镜506、第二会聚镜507组成，如图7所示。其工作原理如下：首先，准直镜504将从探测光纤阵列204出射的测量光束准直，送入二色分光镜505；二色分光镜505将波长λ1和λ2的光束区分开，分别通过第一会聚镜506和第二会聚镜507聚焦到第一线阵探测器601和第二线阵探测器602；最终，探测器6（包括第一线阵探测器601、第二线阵探测器602）得到被测样品表面测量相交线上全部m个点在照明波长λ1和λ2下的光纤线阵列色散共焦响应强度数据，分别为[i
11
, i
12
, i
13
,
…
, i
1m ]、[i
21
, i
22
, i
23
,
…
, i
2m ]。
[0017]
实施例4与实施例1不同的是，本实施例中波长分光装置5是准直镜504、分光镜508、第一窄带滤波片509、第二窄带滤波片510、第一会聚镜506、第二会聚镜507组成，如图8所示。其基本工作原理如下：首先，准直镜504将从探测端光纤阵列204出射的测量光束准直，送入分光镜508将双波长光束被分成两束光，分别通过仅能通过波长λ1的第一窄带滤波片509和仅能通过波长λ2的第二窄带滤波片510，被第一会聚镜506和第二会聚镜507分别聚焦在第一线阵探测器601和第二线阵探测器602；最终，探测器6（包括第一线阵探测器601、第二线阵探测器602）得到被测样品表面测量相交线上全部m个点在照明波长λ1和λ2下的光纤线阵列色散共焦响应强度数据，分别为[i
11
, i
12
, i
13
,
…
, i
1m ]、[i
21
, i
22
, i
23
,
…
, i
2m ]。
[0018]
实施例5与实施例1不同的是，本实施例中基于光纤阵列波分复用器的双波长光纤线阵列色散共焦显微探测装置由双波长光源1（包括第一单波长光纤阵列光源101、第二单波长光纤阵列光源102、1
×
2光纤阵列合束器103）、光纤阵列耦合器2（包括照明端光纤阵列201、耦合单元202、成线状排布的公共端光纤阵列203、探测端光纤阵列204）、色散物镜3、光纤阵列波分复用器511、探测器6（包括第一光纤阵列探测器603、第二光纤阵列探测器604）、光纤阵列法兰7、微处理器8组成，如图9所示。其基本工作原理如下：由第一单波长光纤阵列光源101、第二单波长光纤阵列光源102以及光纤阵列合束器103等组成的双波长光源1发出波长λ1和λ2的照明光束，经光纤阵列法兰7和照明端光纤阵列201进入光纤阵列耦合器2；光纤阵列耦合器2将双波长照明光束通过耦合单元202作用送至公共端光纤阵列203形成狭缝照明光束出射，进入色散物镜3；色散物镜3将从公共端光纤阵列203出射双波长狭缝照明光束中不同波长的光聚焦在色散物镜光轴oa1上不同位置，形成两条垂直于光轴的共面测量直线，记作l1和l2；由色散物镜3聚焦形成两条共面测量直线，照射在测量样品4表面，与样品4表面相交得到一条测量相交线；照射在被测样品4测量相交线上的测量光束被样品4表面反射，沿原光路返回，被色散物镜3收集，由公共端光纤阵列203过滤进入光纤阵列耦合器2；光纤阵列耦合器2将反射的测量光束经耦合单元202送至探测端光纤阵列204，经光纤阵列法兰7进入光纤阵列波分复用器511；波分复用器511将测量光束中不同波长的光送至探测器6中不同探测区域，由第一光纤阵列探测器603、第二光纤阵列探测器604得到被测样品表面测量相交线上全部m个点在照明波长λ1和λ2下的光纤线阵列色散共焦响应强度数据，分别为
[i
11
, i
12
, i
13
,
…
, i
1m ]、[i
21
, i
22
, i
23
,
…
, i
2m ]；微处理器8通过对测量相交线上同一点在照明波长λ1和λ2下的光纤线阵列色散共焦响应强度数据进行差分处理得到双波长差分光纤线阵列色散共焦响应数据[di
211
,di
212
,di
213
,
…
, di
21m ]，并根据双波长差分光纤线阵列色散共焦响应数据[di
211
,di
212
,di
213
,
…
, di
21m ]与样品位移之间的精确标定关系，获取样品表面5测量相交线上全部m个点沿测量光束光轴oa1方向的位移信息。
[0019]
实施例6与实施例1不同的是，本实施例中基于光纤阵列器件和时分驱动电路的双波长光纤线阵列色散共焦显微探测装置由双波长光源（包括第一单波长光纤阵列光源101、第二单波长光纤阵列光源102、1
×
2光纤阵列合束器103）、光纤阵列耦合器2（包括照明端光纤阵列201、耦合单元202、成线状排布的公共端光纤阵列203、探测端光纤阵列204）、色散物镜3、时分驱动电路512、光纤阵列探测器603、光纤阵列法兰7、微处理器8组成，如图10所示。其工作原理如下：由单波长光纤阵列光源101、102以及1
×
2光纤阵列合束器103组成的双波长光源1发出波长λ1和λ2的照明光束；微处理器8控制时分驱动电路512发出周期性脉冲信号，脉冲信号的上升沿激励驱动电路依次给双波长光源中波长为λ1、λ2、的单波长阵列光纤光源101、102等子模块供电，在t1、t2时刻，依次发生波长为λ1、λ2的照明光束，通过光纤阵列合束器103经光纤阵列法兰7和照明端光纤阵列201进入光纤阵列耦合器2；光纤阵列耦合器2将双波长照明光束经耦合单元202作用送至公共端光纤阵列204形成狭缝照明光束出射，出射光束进入色散物镜3；色散物镜3将由公共端光纤阵列203出射的双波长狭缝照明光束中不同波长的光聚焦在色散物镜光轴oa1上不同位置处，形成两条垂直于光轴的共面测量直线，记作l1和l2；由色散物镜聚3焦形成的两条共面测量直线，照射在测量样品4表面，与样品4表面相交得到一条测量相交线；照射在被测样品4测量相交线上的测量光束被样品4表面反射，沿原光路返回，被色散物镜3收集，由公共端光纤阵列203过滤进入光纤阵列耦合器2；光纤阵列耦合器2将反射的测量光束经耦合单元作用送至探测端光纤阵列204，通过光纤阵列法兰送入第一光纤阵列探测器603；在t1、t2时刻依次被第一光纤阵列探测器603接收，得到测量相交线上全部m个点在照明波长λ1和λ2下的光纤线阵列色散共焦响应强度数据，分别为[i
11
, i
12
, i
13
,
…
, i
1m ]、[i
21
, i
22
, i
23
,
…
, i
2m ]；微处理器8通过对测量相交线上同一点在照明波长λ1和λ2下的光纤线阵列色散共焦响应强度数据进行差分处理得到双波长差分光纤线阵列色散共焦响应数据[di
211
,di
212
,di
213
,
…
, di
21m ]，并根据双波长差分光纤线阵列色散共焦响应数据[di
211
,di
212
,di
213
,
…
, di
21m ]与样品位移之间的精确标定关系，获取样品表面4测量相交线上全部m个点沿测量光束光轴oa1方向的位移信息。
[0020]
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了说明，但这些说明不能被理解为限制了本发明的适用范围，本发明的保护范围由随附的权利要求书限定，任何在本发明权利要求基础上的改动都是本发明的保护范围。