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一种基于光学杠杆放大效应的双层差分光栅位移传感器制造技术

技术编号:44955122 阅读:29 留言:0更新日期:2025-04-12 01:26
本发明专利技术属于位移传感技术领域,具体涉及一种基于光学杠杆放大效应的双层差分光栅位移传感器,激光扩束镜设置在激光器的光路方向上,上层光栅设置在激光扩束镜的光路方向上,下层光栅设置在上层光栅光路方向上,物镜设置在下层光栅的光路方向上,探测器设置在物镜的光路方向上。本发明专利技术相较于传统光栅位移传感器,可实现光学位移在空间上的放大,放大倍数>5倍。受益于该差分结构的输入位移放大效应,可以使用大周期光栅和大像素尺寸CCD的情况下实现高分辨率,解决了传统高分辨光栅泰伯像式位移传感器对光栅周期、CCD像素尺寸高要求的问题,在机械定位和半导体制造等领域具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于位移传感,具体涉及一种基于光学杠杆放大效应的双层差分光栅位移传感器


技术介绍

1、作为集成化精密定位系统的核心器件之一,光学位移传感器的量程、分辨率、精度等指标决定了光刻机/精密机床/纳米三坐标等精密加工/检测设备中刀头/探头等核心运动部件的定位精度,进而影响了加工/检测的精度、待加工/检测元件尺寸等核心指标。

2、目前,基于激光干涉、光栅干涉和泰伯效应等不同原理,已有多种光学位移传感器件研制问世。其中,基于微纳光栅泰伯效应的光栅位移传感器因其高紧凑性、高精度、低成本等特性,显示了巨大的应用前景。此类器件分辨率通常与光栅周期成比例。然而,由于传统光栅泰伯像式位移传感器件利用与光栅同周期的光学泰伯像作为检测基准,因此对于高分辨测量时要求光栅周期、ccd像素尺寸减小,这对于光栅制备工艺、元件成本都提出了更高的要求,限制了此类器件在机械加工等领域的实际工业应用。


技术实现思路

1、针对上述传统高分辨光栅泰伯像式位移传感器对光栅周期、ccd像素尺寸高要求的技术问题,本专利技术提供了一种基于本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于光学杠杆放大效应的双层差分光栅位移传感器,其特征在于:包括激光器(1)、激光扩束镜(2)、上层光栅(3)、下层光栅(4)、物镜(5)和探测器(6),所述激光扩束镜(2)设置在激光器(1)的光路方向上,所述上层光栅(3)设置在激光扩束镜(2)的光路方向上,所述下层光栅(4)设置在上层光栅(3)光路方向上,所述物镜(5)设置在下层光栅(4)的光路方向上,所述探测器(6)设置在物镜(5)的光路方向上。

2.根据权利要求1所述的一种基于光学杠杆放大效应的双层差分光栅位移传感器,其特征在于:所述上层光栅(3)蚀刻在第一透光衬底(7)上,所述下层光栅(4)刻蚀在第二透光衬底(...

【技术特征摘要】

1.一种基于光学杠杆放大效应的双层差分光栅位移传感器,其特征在于:包括激光器(1)、激光扩束镜(2)、上层光栅(3)、下层光栅(4)、物镜(5)和探测器(6),所述激光扩束镜(2)设置在激光器(1)的光路方向上,所述上层光栅(3)设置在激光扩束镜(2)的光路方向上,所述下层光栅(4)设置在上层光栅(3)光路方向上,所述物镜(5)设置在下层光栅(4)的光路方向上,所述探测器(6)设置在物镜(5)的光路方向上。

2.根据权利要求1所述的一种基于光学杠杆放大效应的双层差分光栅位移传感器,其特征在于:所述上层光栅(3)蚀刻在第一透光衬底(7)上,所述下层光栅(4)刻蚀在第二透光衬底(8)上。

3.根据权利要求2所述的一种基于光学杠杆放大效应的双层差分光栅位移传感器,其特征在于:所述第一透光衬底(7)和第二透光衬底(8)均采用sio2衬底,所述第一透光衬底(7)和第二透光衬底(8)的厚度均为3μm。

4.根据权利要求1所述的一种基于光学杠杆放大效应的双层差分光栅位移传感器,其特征在于:所述激光器(1)的输入光波长为635nm,所述上层光栅(3)和下层光栅(4)的光栅厚度为150nm,所述上层光栅(3)和下层光栅(4)的光栅占空比为0.5,所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:王梦科辛晨光牛仟起李孟委
申请(专利权)人:中北大学
类型:发明
国别省市:

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