芯耀
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1 引言
平面光波导作为光通信、集成光学领域的核心器件，其内部导波槽的槽深与槽宽参数直接决定光传输损耗、模式耦合效率及信号传输稳定性，需实现纳米级精度的精准表征。在平面光波导制备过程中，蚀刻、切割等工艺易导致槽结构出现尺寸偏差或形貌缺陷，传统二维测量方法难以全面捕捉槽体三维特征。3D白光干涉仪凭借非接触测量、纳米级分辨率及全域三维形貌重建优势，成为平面光波导槽深、槽宽测量的理想技术手段。本文重点探讨3D白光干涉仪在平面光波导槽深槽宽测量中的应用。
2 3D白光干涉仪测量原理
3D白光干涉仪以宽光谱白光为光源，经分束器分为参考光与物光两路。参考光射向固定参考镜反射，物光照射至待测平面光波导的槽结构表面后反射，两束反射光汇交产生干涉条纹。由于白光相干长度极短（仅数微米），仅在光程差接近零时形成清晰干涉条纹。通过压电驱动装置带动参考镜精密扫描，探测器同步记录干涉条纹强度变化，形成干涉信号包络曲线，曲线峰值位置对应槽体表面高度坐标。结合像素级高度计算与二维图像拼接技术，可快速重建导波槽三维轮廓，精准提取槽深、槽宽核心参数，其垂直分辨率可达亚纳米级，适配平面光波导微纳尺度槽结构的检测需求。
3 3D白光干涉仪在平面光波导槽深槽宽测量中的应用
3.1 槽深与槽宽精准测量
平面光波导导波槽的槽深（槽底与波导表面高度差）和槽宽（槽口水平跨度）是核心测量参数，3D白光干涉仪可通过三维轮廓重建实现全参数精准量化。对于槽宽500 nm~2 μm、槽深200 nm~1 μm的典型导波槽，通过干涉信号包络曲线峰值定位，可精准获取槽底与波导表面的高度差值，槽深测量精度±2 nm；采用轮廓阈值分割算法，以波导表面基准面为参照，提取槽口两侧边缘坐标，计算水平距离获得槽宽尺寸，测量误差控制在5 nm以内。针对高深宽比（≥3:1）导波槽，其不受槽壁遮挡影响，可实现槽深与槽宽的全域均匀测量，有效规避传统探针测量的局部偏差问题。
3.2 槽体形貌缺陷检测
平面光波导制备过程中，易出现槽底残留、槽壁倾斜、槽口毛刺等形貌缺陷，这些缺陷会加剧光传输损耗，影响器件性能。3D白光干涉仪的全域扫描能力可实现导波槽整体形貌成像，通过表面粗糙度分析模块，量化槽底粗糙度（Ra），当Ra超过8 nm时，会导致光散射损耗增加，需反馈调整蚀刻工艺参数；借助三维轮廓拟合，可检测槽壁倾斜角度，当倾斜角度超过1°时，会改变光传输路径，需优化工艺控制精度。同时，其可快速定位槽口毛刺、局部凹陷等缺陷的位置与尺寸，如检测到毛刺高度超过30 nm、局部凹陷深度超过50 nm时，判定为不合格产品，为工艺稳定性管控提供数据支撑。
4 测量优势与应用价值
相较于原子力显微镜（AFM）的点扫描低效率局限，3D白光干涉仪具备更快的全域扫描速度（单次扫描时间≤5 s），可实现大面积平面光波导的批量高效检测；相较于扫描电子显微镜（SEM）的破坏性测量与二维表征不足，其非接触测量模式可避免损伤波导表面，且能完整呈现槽体三维形貌。通过为平面光波导槽深、槽宽测量提供精准、全面的量化数据，3D白光干涉仪可助力构建工艺参数优化闭环，提升器件制备良率与性能稳定性，推动平面光波导在光通信领域的产业化应用。
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实测验证硬核实力
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（以上数据为新启航实测结果）
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