[新启航]白光干涉仪与激光干涉仪的区别解析

引言
在精密光学测量技术中，白光干涉仪与激光干涉仪凭借各自独特的光学特性，成为不同测量场景的核心工具。二者虽均基于光的干涉现象，但在光源选择、干涉机制及应用方向上存在本质差异。深入辨析这些区别，是实现精准测量的前提。
光源特性的本质差异
白光干涉仪采用宽光谱复合光源（如氙灯、LED），其光谱覆盖范围可达 400-700nm，相干长度极短（通常小于 20μm）。这种特性决定了其干涉条纹仅在参考光与物光程差接近零时出现，形成 “瞬态相干” 特征。而激光干涉仪以单色性极强的激光（如氦氖激光，波长 6#2.8nm）为光源，相干长度可达数十米甚至公里级，能在大光程差范围内保持稳定干涉，呈现 “长效相干” 特点。
光源的光谱特性直接影响仪器的测量逻辑：白光的多波长叠加使干涉信号具有天然的高度定位能力，而激光的单一波长则为大尺度位移计量提供了稳定的 “光学尺子”。
干涉机制与信号处理的区别
白光干涉仪的干涉机制
白光经分光镜分为两束后，参考光经固定参考镜反射，物光经样品表面反射，两束光在接收端形成干涉条纹。由于相干长度短，只有样品表面某一高度层能产生清晰条纹。通过压电扫描系统沿 Z 轴移动参考镜，记录各点干涉信号的强度包络，其峰值位置即对应该点的实际高度，最终通过像素级数据拼接重建三维形貌。
激光干涉仪的干涉机制
激光束经分光后形成测量光与参考光，测量光随被测物体运动，参考光路径固定。光程差的变化导致干涉条纹周期性移动，通过光电探测器计数条纹移动数量（每移动一个条纹对应半个波长的位移），结合激光波长即可计算位移量。高级系统还可通过细分技术将分辨率提升至纳米级。
测量能力的核心分野
空间维度与精度表现
白光干涉仪专注于三维微观形貌测量，垂直分辨率可达 0.1nm，能识别纳米级表面粗糙度、亚微米级台阶高度，但横向测量范围通常限制在毫米级，且大尺度线性测量误差较大。激光干涉仪则以一维 / 二维宏观几何量测量为主，线性测量精度可达 ±0.5ppm（每米误差 0.5μm），测量范围可达数十米，但无法直接获取样品表面的微观三维轮廓。
测量对象的适应性
白光干涉仪对样品表面反射率要求较低，无论是镜面、漫反射面还是透明薄膜均可测量，尤其适合非均匀表面的精细表征。激光干涉仪则更依赖被测物体的稳定反射特性，对高吸收率表面需配合反光镜使用，且难以捕捉表面微观纹理。
环境适应性与操作特性
白光干涉仪因干涉信号易受振动、温度波动影响，需在恒温（±0.5℃）、防震环境下工作，测量速度较慢（单幅三维图像需数秒至数十秒）。激光干涉仪则凭借激光的强方向性和高信噪比，抗环境干扰能力更强，可在普通车间环境使用，且响应速度快（动态测量频率可达 kHz 级），适合实时监测。
在操作复杂度上，白光干涉仪需进行繁琐的光学对准和参数校准，对操作人员专业要求较高；激光干涉仪则多采用自动化光路设计，校准流程简化，更易实现集成化测量。
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