国产自研FIS4系列四波剪切波前传感器：开启定量相位成像与微纳测量新纪元

一、引言：当波前测量遇上'四波'革命

在半导体光刻、精密光学制造、激光光束诊断、生物医学成像等前沿领域，对波前像差、表面面形、光束质量的测量需求日益严苛。传统干涉测量技术虽具备极高的测量精度，但长期受限于光路结构复杂、环境振动敏感度高、参考镜对准调试难度大等核心痛点——难以走出恒温隔振实验室，直面工业现场的真实环境。

浙江大学杨甬英教授领衔的研发团队倾力开发，正式推出FIS4系列四波剪切波前传感器，基于四波横向剪切干涉（QWLSI）原理，以单光路自干涉、免参考镜、免隔振平台的独特优势，正在重新定义定量相位成像与波前测量的技术边界。

二、原理揭秘：四束光的'解码密语'

FIS4的核心在于一颗精密的随机编码混合光栅。当入射光束穿过光栅，被分解为四束对称传播的横向剪切相干子波，它们在探测器平面叠加形成一幅包含丰富波前梯度信息的干涉图。

系统仅需单帧干涉图即可解算出波前梯度，进而重建目标的光程差（OPD）、相位分布、表面形貌及折射率差异等定量参数。

这一架构的精妙之处在于：所有光路均为共光路设计，大幅抑制了振动和温度漂移对测量的影响。无需传统干涉仪精密的参考镜校准，让高精度波前检测真正实现'想测就测'。

三、六大核心优势：重新定义测量体验

① 非接触无损测量

完全非接触式测量，不损伤晶圆、光学元件或生物样本表面，尤其适合脆弱或昂贵样品的无损检测。一束光，即是***温柔的探针。

② 共光路抗干扰，告别'振动焦虑'

采用共光路干涉架构，无需参考镜，无需隔振平台。FIS4的四束剪切波同源共路——振动来了大家同步偏移，彼此间的相位差纹丝不动。不是靠算法“过滤”振动，而是让振动难以影响干涉结果。即使在普通车间环境或温湿度波动条件下，仍能保持≤2nm RMS的高相位分辨率，真正实现“想测就测，即放即测”。

③ 即插即用，轻松集成于现有显微镜

FIS4系列传感器采用标准接口设计，体积小巧，可直接搭载于现有光学系统或显微镜，无需复杂光路改造，即装即用。让普通光学平台瞬间升级为定量相位成像系统，大幅降低用户升级成本。

④ 宽广的光谱范围，无惧相干噪声，适配多场景

FIS4系列覆盖200nm至1400nm波段——FIS4-UV（200-400nm）专为紫外光刻检测设计，FIS4-HR（400-1100nm）覆盖可见光至近红外通用检测，FIS4-UHR（400-1100nm）提供512×512超高分辨率，FIS4-NIR（900-1200nm）适用于材料内部晶格分布等近红外检测。支持连续激光、脉冲激光、LED、卤素灯等多种光源，且具备宽光谱适配特性。使用宽光谱光源时可有效抑制相干噪声，获得更纯净的干涉图像。匹配不同波段场景需求。

⑤ 单帧成像，速度直达相机帧率上限

传统干涉测量往往需要多步移相，耗费时间且无法捕捉动态过程。FIS4系列单帧干涉图即可完成波前重建，相机采样速率***32fps（全分辨率下实时处理速率5-10Hz），满足活细胞动态观测、瞬态流场监测、激光瞬态过程分析等实时应用需求。

⑥ 国产自研，自主可控

从随机编码混合光栅设计到波前重构算法，FIS4系列实现全技术链自主可控。技术源自浙江大学杨甬英教授及团队多年四波剪切干涉技术积累，已获多项***发明专利。

四、多元应用：从半导体到生物医学的广阔版图

（一）半导体与微电子制造

▶晶圆表面粗糙度检测：纳米级分辨率，精准评估抛光质量

▶硅晶圆面形测量：无损测量晶圆表面平整度与翘曲

▶微透镜阵列表征：快速获取阵列中各透镜的面形、曲率半径

（二）精密光学制造

▶光学镜片面形测量：平面、球面、非球面面形精度检测，测量重复性优于1/1000λ

▶光学窗口片检测：透射波前测量，评价成像质量

▶激光损伤微缺陷检测：定量分析激光诱导的微小损伤坑深度与体积

（三）激光光束诊断与自适应光学

▶激光光束波前检测：实时测量波前畸变、束腰位置，支持光束质量分析

▶自适应光学闭环反馈：为变形镜提供实时波前数据，实现精准校正

（四）生物医学成像

▶无标记活细胞动态观测：无需染色标记，实时记录细胞生长、分裂、迁移过程

▶组织切片相位成像：为药物筛选、肿瘤研究提供全新定量手段

（五）前沿科研

▶超表面、超透镜波前表征：精准量化亚波长结构的相位调控特性

▶气动光学、高速流场测量：配合高速相机实现kHz级瞬态波前捕捉

五、用数据说话，以实测验证

在近期一项光栅样片透射波前检测中，工程师使用FIS4-NIR（工作波段1064nm）在普通光学平台、未隔振条件下，对光栅样片0级及±1级分束光斑进行系统性检测。0级区域RMS***达2.74nm，±1级区域波前数据稳定可重复。整个测试过程在数十分钟内完成，无需隔振、无需复杂光路调试。

光栅器件波前检测，你试过FIS4-NIR波前传感器了吗？

六、让测量走出隔振实验室

FIS4 波前传感器的问世，不仅是波前检测领域的一次重大技术突破，更是对行业需求痛点的精准回应：

▶ 降低准入门槛：无需复杂光路改造，普通桌面、产线即可获得高精度干涉测量能力。

▶ 提升测量效率：单帧成像、无需相移，动态过程也能轻松捕捉，节拍大幅缩短。

▶ 拓展应用边界：从传统光学测量延伸覆盖生物医学、半导体制造、航空航天等多个前沿新兴领域，实现工业现场纳米级稳定波前检测。

▶ 推动国产替代：以自主研发的核心技术，为国内高端制造与科学研究提供可靠、可控的测量方案。

七、结语：以光为尺，丈量微观世界的每一寸精彩

从半导体晶圆的纳米级面形检测，到紫外光刻物镜的高精度波前表征；从精密光学元件的全生命周期质量控制，到生物活细胞的无标记动态观测——FIS4四波剪切干涉波前传感器用“光”这把***精密的尺子，为微观世界立下新的度量标准。