差分相位解调干涉系统技术方案

本发明专利技术是有关于一种差分相位解调干涉系统，一种差分相位解调干涉系统，包含一用以产生参考及信号光束的极化外差干涉仪、一差分放大器、一资料取得单元，及一计算单元。参考及信号光束各包括相互垂直的第一及第二线性极化波，在参考及信号光束之间具有相同的载波，信号光束被指向样品，且内含有样品的量测资讯。极化外差干涉仪产生相应于第一、第二线性极化波的第一、第二光学外差干涉电子信号输出，差分放大器接收它们并产生一差分信号输出。资料取得单元接收前述信号输出并同时量测其振幅。计算单元则用以计算被资料取得单元量测到的振幅，并依照样品的量测资讯测定至少一参数。本发明专利技术能满足振幅调整的需求，且具有快速反应及相位差侦测灵敏度的可行性并可被安装在广而多样的应用上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用差分相位解码的干涉系统，特别是涉及一种适用 于需要快速及高侦测灵敏度的应用的差分相位解调干涉系统。
技术介绍
美国7，006,562B2号专利揭露一种用以量测一相位调制测试信号与一 相位调制参考信号之间的差分相位的相位解调器，该相位调制参考信号具 有固定的载波频率。该相位解调器包括一用以调整测试以及参考信号的振 幅的振幅控制装置。 一差分放大器自该振幅控制装置接收振幅调整过的测 试及参考信号、获得一该振幅调整过的测试及参考信号之间的强度差，并 放大强度差以产生一振幅调制输出信号。 一振幅解调器解调该振幅调制输 出信号，以获得一与相位差相关的输出信号。上述专利还进一步揭露一用以与一极化光学干涉仪共同使用的相位差 侦测器，极化光学干涉仪产生二相互垂直的极化光学外差干涉信号。该等光 学外差干涉信号具有相等的强度及载波频率，该等信号是一频率、时间，及 一该二相互垂直的极化光学外差干涉信号之间相位差的函数。该相位差侦 测器包含一接收电子信号的差分放大器，其获得二相互垂直极化光学外差 干涉信号间的强度差，并放大强度差以产生一振幅调制输出信号，该输出 信号的振幅是两外差干涉信号间相位差的函数。该相位差侦测器还包含一 信号处理装置，该装置包括一用以解调该振幅调制输出信号的振幅以获得 一与相位差相关输出的振幅解调器。上述专利中，该与相位差相关的输出信号，可由于经该振幅控制装置 对该测试及参考信号做振幅调整。然而，由该振幅控制装置对振幅调整的 需求，限制了前述美国专利中相位解调器及相位差侦测器的应用潜力。由此可见，上述现有的用以量测一相位调制测试信号与一相位调制参 考信号之间的差分相位的相位解调器在产品与使用上，显然仍存在有不便 与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不 费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而 一般产品又没有适切的产品能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解 决的问题。因此如何能创设一种新的差分相位解调干涉系统，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。有鉴于上述现有的用以量测一相位调制测试信号与一相位调制参考信 号之间的差分相位的相位解调器存在的缺陷，本专利技术人基于从事此类产品 设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以 研究创新，以期创设一种新的差分相位解调干涉系统，能够改进一般现有 的用以量测一相位调制测试信号与一相位调制参考信号之间的差分相位的 相位解调器，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作及 改进后，终于创设出确具实用价值的本专利技术。 ，
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有的用以量测一相位调制测试信号与一相 位调制参考信号之间的差分相位的相位解调器存在的缺陷，而提供一种新 的差分相位解调干涉系统，所要解决的技术问题是提供一种使用差分相位 解码且适于高反应速度及高侦测灵敏度的差分相位干涉系统。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。为达 到上述目的，依据本专利技术的差分相位解调干涉系统，用以量测一样品，其 中包含 一极化外差干涉仪，用以产生一沿一参考路线前进的参考光束，及 一沿一信号路线前进的信号光束，该参考光束包括二相互垂直的第一及第 二线性极化波，该信号光束包括二相互垂直的第一及第二线性极化波，在 该参考及信号光束之间具有一载波，该信号光束被指向该样品，且内含有该 样品的量测资讯，该极化外差干涉仪还进一歩产生一相应于该参考及信号 光束的第一线性极化波的第一光学外差干涉电子信号输出，及一相应于该参考及信号光束的第二线性极化波的第二光学外差干涉电子信号输出；一差分放大器，接收来自该极化外差干涉仪的该第一及第二光学外差干涉电子信号输出，该差分放大器并产生一差分信号输出； 一资料取得单元，接 收来自该极化外差干涉仪的该第一及第二光学外差干涉电子信号输出与来 自该差分放大器的该差分信号输出，该资料取得单元并同时量测该第一与 第二光学外差干涉电子信号输出及差分信号输出的振幅；及一计算单元，用 以计算被该资料取得单元量测到的振幅，依照该样品的量测资讯测定至少 一参数c本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术措施来实现的 前述的差分相位解调干涉系统，其中所述资料取得单元使用轮廓侦查 技术以量测该等第一及第二光学外差干涉电子信号输出以及该差分信号输出的振幅。前述的差分相位解调干涉系统，其中所述计算单元决定该样品的一椭 圆参数。前述的差分相位解调干涉系统，其中所述极化外差干涉仪包括 一同 调光源，用以提供极化光； 一第一光束分光器，用以将来自该同调光源的该 极化光分离为该参考光束及该信号光束； 一第一频率调变器与一第二频率 调变器，分别用以处理该参考光束与该信号光束，如此的参考光束与信号光 束之间有相同的载波频率； 一第一极化器与一第二极化器，分别用以处理 该参考光束与该信号光束，如此的参考光束具有相互垂直的第一及第二线 性极化波，如此的信号光束也具有相互垂直的第一及第二线性极化波；一 第二光束分光器，用以在该信号光束通过该样品后，结合该参考光束与信 号光束； 一极化光束分光器，用以分离一来自所述第二光束分光器的输出 光束，成为相互垂直的经线性极化的第一光学信号与第二光学信号，该第 一光学信号相当于该信号光束与参考光束的第一线性极化波，该第二光学 信号相当于该信号光束与参考光束的第二线性极化波；及一第一光侦测器 与一第二光侦测器，用以分别侦测该第一光学信号与第二光学信号，以便 分别产生该第一光学外差干涉电子信号输出与该第二光学外差干涉电子信 号输出。 '前述的差分相位解调干涉系统，其中所述极化外差干涉仪更包括一第 一带通滤波器与一第二带通滤波器，分别处理该第一光学外差干涉电子信 号输出与第二光学外差干涉电子信号输出，且具有一该第一与第二光学外 差干涉电子信号输出的载波频率的中心频率。前述的差分相位解调干涉系统，其中该极化外差干涉仪更包括一被设 在所述第二极化器以及该样品之间的补偿器，该补偿器用以对固定相位偏 移提供补偿。前述的差分相位解调干涉系统，其中所述计算单元决定该样品的一表 面轮廓。前述的差分相位解调干涉系统，其中所述极化外差干涉仪包括 一光 源模组，用以产生一圆形极化输出光束； 一光束分光器，用以分离该圆形 极化输出光束成为该参考光束及该信号光束； 一相位调制面镜单元，将参 考光束调制为一预先设定的频率偏移且反射该参考光束； 一镜面； 一第一 极化光束分光器，用以 分离该信号光束成为该第一及第二线性极化波,该信号光束的第一及第二线性极化波的其中之一被所述镜面反射，该信号光束 的第一及第二线性极化波的其中另一被该样品反射，或将信号光束的第一 及第二线性极化波同时经由物镜聚焦到样品平面并反射；所述光束分光器 结合「该被所述相位调制面镜单元反射的参考光束」与「该被所述镜面及 该样品反射的信号光束的第一与第二线性极化波」； 一第二极化光束分光 器，用以分离来自所述光束分光器的一输出光束成为相互垂直的线性极化 第一及第二光学信号，该第一光学信号相当于该信号及参考光束的第一线 性极化波，该第二光学信号相当于该信号及参考光束的第二线性极化波；一 第一光侦测器，用以侦测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种差分相位解调干涉系统，用以量测一样品，其特征在于包含：　一极化外差干涉仪，用以产生一沿一参考路线前进的参考光束，及一沿一信号路线前进的信号光束，该参考光束包括二相互垂直的第一及第二线性极化波，该信号光束包括二相互垂直的第一及第二线性极化波，在该参考及信号光束之间具有一载波，该信号光束被指向该样品，且内含有该样品的量测资讯，该极化外差干涉仪还进一步产生一相应于该参考及信号光束的第一线性极化波的第一光学外差干涉电子信号输出，及一相应于该参考及信号光束的第二线性极化波的第二光学外差干涉电子信号输出；　一差分放大器，接收来自该极化外差干涉仪的该第一及第二光学外差干涉电子信号输出，该差分放大器并产生一差分信号输出；　一资料取得单元，接收来自该极化外差干涉仪的该第一及第二光学外差干涉电子信号输出与来自该差分放大器的该差分信号输出，该资料取得单元并同时量测该第一与第二光学外差干涉电子信号输出及差分信号输出的振幅；及　一计算单元，用以计算被该资料取得单元量测到的振幅，依照该样品的量测资讯测定至少一参数。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：周晟，
申请(专利权)人：周晟，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]