一种全视场低频外差干涉仪制造技术

本发明专利技术公开了一种全视场低频外差干涉仪，其采用声光移频器外差干涉移相，有效避免干涉仪存在运动件，测量精度进一步提高，抗干扰性好，且研制难度与成本可以降低，相比机械驱动同样的优势更明显。另外，采用低频差外差干涉与面阵探测器进行连续采集，获得的信息量更丰富，更有利于精确解算相位。对大口径、长焦距曲面反射镜的面型测量，由于测量光程长，特别容易受到震动、气流等因素干扰，本发明专利技术采用的全视场低频外差干涉仪方案具有抑制震动、气流等因素干扰的能力，结合本发明专利技术设计的光路，特别适合于大口径、长焦距曲面反射镜的面型的动态测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学成像
，尤其涉及一种全视场低频外差干涉仪。
技术介绍
以深紫外光刻机投影曝光系统为代表的高端光学设备，对光学元件的加工、光学 系统的集成提出了极大挑战。干涉仪作为高精度光学元件加工和光学系统集成不可或缺的 核心检测设备，检测精度要求不断提高。 传统光学加工中采用的光学面形检测方法包括哈特曼传感器法、刀口法和轮廓法 等。这些方法分别存在着非数字化需主观判读或接触损伤待测件等不同的缺点，且很难达 到较高的测量精度，是简单测量方法。 干涉检测法早在百年前就已经被使用，属于非接触式测量，且具有大量程、高灵敏 度、高精度等特点，在高精度检测时被广泛应用，其原理是一束光照射标准的参考平面作为 参考光，另一束光照射被测面返回带有面形信息作为测量光，两束光干涉时由于光斑不同 位置相位不同产生光程差从而产生弯曲的干涉条纹，即可判断待测面的面形起伏。直到 1974年Bruning等人提出移相干涉技术，把通讯理论中同步相位探测技术引入到光学干涉 术中，使得干涉检测球面面形的精度大大提高。其基本原理是经过四步或多步移动待测元 件，以改变测试波和参考波之间的位相差，光强也随之改变，从而得到一系列的方程。最后， 通过求解方程组得到待测元件(或系统）的位相值。移相干涉技术已经相当成熟，在光学检 测领域具有不可替代的地位。 传统干涉系统的结构如图1所示，该干涉系统的采用点探测器进行，通过逐点探测 对应待测面上各点相位，但是无法全视场直接探测，探测器在进行二维扫描的过程中容易 产生较大误差。另外，由于没有采用低频差的声光移频器，高速面阵相机帧频不够高无法进 行全视场面探测。而要获得整个待测面的面型，就必须高精密的移动点探测器，无论横向移 动尺度还是移动中上下移动的误差都要求至少小于光波长量级，这种要求极其难以实现， 对实际的干涉仪来说是不现实的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种全视场低频外差干涉仪，具有较高的测量精度，且抗干 扰性能较好;同时，其研制难度与成本较低。 本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的： -种全视场低频外差干涉仪，包括:激光器、1/2波片、第一与第二偏振分光镜、第 一与第二声光移频器、第一与第二反射镜、分光棱镜、空间滤波器、准直镜、第一与第二1/4 波片、偏振片、参考镜、标准透镜、偏振片、成像镜与探测器;其中： 所述激光器出射激光经过1/2波片与偏振分光镜分为偏振方向相互垂直的两束 光;其中一束光依次经由第一反射镜与第一声光移频器射入分光棱镜；另一束光依次经由 第二声光移频器与第二反射镜射入分光棱镜；两束光经所述分光棱镜进行合束，合束后的光束经过空间滤波器滤波，并被准直 镜准直后进入第二偏振分光棱镜进行分束;其中一束光透射而出作为测量光，经过第一 1/4 波片与标准透镜后照射至被测样品镜面，并被反射按照原路返回；另一束光被第二偏振分 光棱镜反射而出作为参考光，经过第二1/4波片后射入参考镜，并被反射按照原路返回； 被反射按照原路返回的测量光与参考光再次射入第二偏振分光镜后合束为一束 光，再经过一个偏振片使两束光在同一偏振方向的强度分量进行相干，并通过成像镜后在 面阵探测器上得到干涉条纹图像。进一步的，面阵探测器上一点采集的随时间t变化的干涉信号S(t)表示为： 其中，E表示两束光的光强，^与^分别表示经过第一与第二声光频移器调频后的 光束频率，R为被测样品镜面粗糙的起伏量，c为光速，L为测量光往测样品镜面时相对于参 考光多走的光程。 由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，采用声光移频器外差干涉移相，有效避 免干涉仪存在运动件，测量精度进一步提高，抗干扰性好，且研制难度与成本可以降低，相 比机械驱动同样的优势更明显。另外，采用低频差外差干涉与面阵探测器进行连续采集，获 得的信息量更丰富，更有利于精确解算相位。对大口径、长焦距曲面反射镜的面型测量，由 于测量光程长，特别容易受到震动、气流等因素干扰，本专利技术采用的全视场低频外差干涉 仪方案具有抑制震动、气流等因素干扰的能力，结合本专利技术设计的光路，特别适合于大口 径、长焦距曲面反射镜的面型的动态测量。【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本 领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 附图。 图1为本专利技术
技术介绍
提供的传统干涉系统的示意图； 图2为本专利技术实施例提供的一种全视场低频外差干涉仪的结构示意图； 图3为本专利技术实施例提供的面阵探测器采集的信号形式示意图。【具体实施方式】 下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本专利技术的保护范围。 图2为本专利技术实施例提供的一种全视场低频外差干涉仪的结构示意图，如图2所 不，其主要包括:激光器、1/2波片、第一与第二偏振分光镜、第一与第二声光移频器、第一与 第二反射镜、分光棱镜、空间滤波器、准直镜、第一与第二1/4波片、偏振片、参考镜、标当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全视场低频外差干涉仪，其特征在于，包括：激光器、1/2波片、第一与第二偏振分光镜、第一与第二声光移频器、第一与第二反射镜、分光棱镜、空间滤波器、准直镜、第一与第二1/4波片、偏振片、参考镜、标准透镜、偏振片、成像镜与探测器；其中：所述激光器出射激光经过1/2波片与偏振分光镜分为偏振方向相互垂直的两束光；其中一束光依次经由第一反射镜与第一声光移频器射入分光棱镜；另一束光依次经由第二声光移频器与第二反射镜射入分光棱镜；两束光经所述分光棱镜进行合束，合束后的光束经过空间滤波器滤波，并被准直镜准直后进入第二偏振分光棱镜进行分束；其中一束光透射而出作为测量光，经过第一1/4波片与标准透镜后照射至被测样品镜面，并被反射按照原路返回；另一束光被第二偏振分光棱镜反射而出作为参考光，经过第二1/4波片后射入参考镜，并被反射按照原路返回；被反射按照原路返回的测量光与参考光再次射入第二偏振分光镜后合束为一束光，再经过一个偏振片使两束光在同一偏振方向的强度分量进行相干，并通过成像镜后在面阵探测器上得到干涉条纹图像。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李杨，张文喜，相里斌，伍洲，孔新新，吕笑宇，刘志刚，郭晓丽，
申请(专利权)人：中国科学院光电研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11