本发明专利技术涉及一种用于检测在至少一个测量方向彼此运动设置的两个物体的位置的位置测量装置。这个位置测量装置包括光源和分裂装置。通过这些分裂装置将由光源提供的光线分裂为两个或者多个部分光束。部分光束通过至少两个部分光程。来自部分光程的干涉的部分光束击中所述的多个光电子探测元件，这样，通过这些探测元件就可检测与位移有关的位置信号。将光源设计成具有纤维光栅-反馈装置的半导体激光器。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种位置测量装置。
技术介绍
在用于制造半导体结构元件的装置中要求借助合适的位置测量装置精确地确定 彼此之间运动的一定部件的空间位置。然后通过所确定的位置信息才能在这些装置中进行 计算机控制的程序控制。到目前为止为此所需的位置测量主要是通过多个激光干涉仪进 行。将来的目标是以此为依据，即在同时提高不同部件的运动速度时进一步地提高对位置 测量的精确度要求。由于合成的精确度要求高就可不再将激光干涉仪用作位置测量装置 了。在环境空气中的折射指数的波动即使在最佳空气调节时也导致在位置测量时的不可接 受的测量值波动。这个波动在几个纳米(nm)的数量级。由于这个原因已建议用于这种类型的装置的替代的位置测量装置。例如EP 1019 669 Bl公开了将具有所谓的正交光栅的光学位置测量装置用作二维的整体量具。这种类型 的位置测量装置在下面也叫做以光栅为基础的位置测量装置。这些系统几乎不受空气的可 能的折射指数波动的影响，并且因此可很好地进行可重复的位置测量。将具有光栅的光学位置测量装置用作整体量具一它们提供纳米范围内的必要的 分辨率一通常是以干涉扫描原理为依据。其中，通常合适的光源的光线分裂为至少两个相 干的部分射束。在它们重新汇合和进行干涉之前这些射束紧接着将多个光栅施加到相应的 部分光程中。通过两个相干的部分光束的(与位移有关的)相位产生最后重要的位置信 息。对于在分裂和重新汇合之间的两个部分光束来说在这种类型的系统的对称的部分光程 方案中所产生的行程长度的差别通常接近于零。因此为了保证在探测侧所希望的干涉所使 用的光线的小的相干长度就足够了。DE 10 2005 043 569 Al建议了另一种干涉位置测量装置。这种测量装置优选地 具有用于两个部分光束的非对称的部分光程。也就是说，由于这种非对称性用于干涉所得 到的部分光束的行程长度差别在量级方面直到几个毫米(mm)。在所使用的光线的所要求的 相干长度方面这意谓着这个相干长度必须在几毫米(mm)到几厘米(cm)的范围之中，否则 就不会有产生重叠的部分光束的干涉了。本申请人的DE 10 2006 041 357 Al已公开了一 种光源。这种光源基本上满足了在高精确的位置测量装置中的上述已讨论的要求。这个光 源设计为一种具有其范围在1毫米和1厘米之间的大的相干长度的半导体激光器。该激光 器单模脉冲式工作。例如所谓的DFB半导体激光器，或者DBR半导体激光器可考虑作为合 适的半导体激光器使用。在该文中所建议的光源基本上满足了在相干长度方面的要求，然 而却要求某种程度的技术花费，特别是当需要高的光学功率时。另外，基本上产生对光源的类似的要求，当位置测量装置设计为脉冲形式运行的 干涉仪。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是提供一种用于高精确的位置测量的位置测量装置，其中，使 用尽可能简单的光源，这个光源可以脉冲式运行。根据本专利技术这个任务通过一种根据权利要求1所述的位置测量装置得以完成。用于检测在至少一个测量方向彼此可运动设置的两个物体的位置的根据本专利技术 的位置测量装置包括一个光源和分裂装置，通过这些分裂装置将由光源提供的光线分裂为 两个或者多个部分光束。这些部分光束通过至少两个部分光程。来自部分光程的干涉的部 分光束击中多个光电探测元件，这样，通过探测元件就可检测与位移有关的位置信号。将光 源设计成具有纤维光栅反馈装置的半导体激光器。在一个可能的实施形式中将半导体激光器设计为法布里_珀罗(Fabry-PeTOt)激光器。 纤维光栅反馈装置可以包括下述部件-一个设置在半导体激光器的输出耦合侧的前小平面(Front-Facette)前的输入 耦合光学系统，-一个设置在输入耦合光学系统后面的光波导体，-一个集成在光波导体中的反射-布拉格(Bragg)光栅。有利地纤维光栅反馈装置在它们的波长反射特性方面是和半导体激光器的模 (Moden)间距协调的。在这种情况中优选地辐射被纤维反馈装置反射回到半导体激光器中，这个辐射在 这样一个波长范围之中，即这个波长范围选择得比半导体激光器的相邻的模的间距要小。可以规定，半导体激光器和纤维光栅反馈装置至少部分地和温度调节装置耦合， 通过温度调节装置使纤维光栅反馈装置的反射特性和半导体的模的状态协调。有利地半导体激光器和纤维光栅反馈装置至少部分地和温度调节装置耦合，通过 所述温度调节装置半导体激光器和纤维光栅反馈装置可在这样的温度中运行，即在这种温 度中与位移有关的位置信号的相位偶变(Phasenrauschen)最小化。例如温度调节装置包括一个恒温元件和一个温度调整装置。优选地光波导体设计为单模光波导体。半导体激光器可以具有一个在范围8-12毫米内的相干长度。在这种情况中半导体激光器可以提供其范围在20纳秒(ns)至200纳秒(ns)的 脉冲持续时间的光脉冲。下述做法是可行的，即部分光程非对称地具有不同的光学行程长度，其在部分光 束重叠地干涉之前被部分光束通过。在这种情况中可以设置一个相对于整体量具可运动的扫描单元，其中，光源和扫 描单元分开设置，并且光源借助一个光波导体和扫描单元连接。代替地也可将位置测量装置设计成干涉仪。由于现在设置了光源，所以可为根据本专利技术的位置测量装置产生一系列的优点。这样，在光源具有高的功率的同时可提供直到超过一厘米的特别大的相干长度。 这点对于根据本专利技术的位置测量装置的干涉扫描原理的结果是非常有利的，因为现在明显 地更大的光程差可以用于进行干涉的部分光束。这样所允许的光程差就可以在几毫米直至 一厘米的范围之中。这特别是允许设计具有强烈非对称部分光程的位置测量装置，其中在不同的部分光程中的光线走过明显不同的光学行程长度。在部分光程中的较大的可接受的 行程差也在倾斜容差(Verkippungstoleranzen)方面有有利的作用。因此，对于根据本发 明设计的位置测量装置来说与到目前的情况相比明显更大的倾斜容差是允许的。下述做法应列为另一优点，即为稳定温度只用少量的花费就能取得光源的高的波 长稳定性。这样位置测量装置可以与波长有强烈关系的扫描原理在更长的时间段内稳定地 运行。特别是当将根据本专利技术的位置测量装置设计为干涉仪时，在确定位置时可取得高的 测量精确性。此外，由于光源是脉冲式运行，所以在高功率的同时保证可避免出现通过所谓的 存储不稳定性(Einspeicherjitter)可能引起的测量的不精确性。由于测量和本来的位置 测量数值输出之间的时间所引起的不精确也在此理解。就根据本专利技术的位置测量装置的脉 冲式运行方面的情况请详细地参考本申请人的EP 1 334 332 B2。附图说明从下述对实施例的说明，并借助附图可产生本专利技术的其它优点和细节。这些附图是图1 用于说明根据本专利技术的位置测量装置或根据本专利技术的方法的第一实施例的 简图。图2 根据本专利技术的位置测量装置的第二实施例的简图。图3 根据本专利技术的位置测量装置的一个合适的光源的简图。图4 法布里-珀罗激光器模轮廓简图和图3光源的反射布拉格光栅的反射特性 简图。具体实施例方式图1示出根据本专利技术的位置测量装置的第一实施例的简图，其中，这个测量装置 具有一个设计为光栅的整体量具。因此，所示出的实施例是一种以光栅为基础的位置测量直ο所示位置测量装置除了整本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．用于检测在至少一个测量方向上可彼此运动设置的两个物体的位置的位置测量装置具有－光源，－分裂装置，通过该分裂装置将由光源提供的光线分裂为两个或者多个部分光束，－至少两个部分光程，部分光束通过这些部分光程，－多个光电子探测元件，来自部分光程的干涉的部分光束击中所述的光电子探测元件，从而通过探测元件就可检测与位移有关的位置信号，其特征在于，将光源（２１；２０１）构成为具有纤维光栅－反馈装置的半导体激光器。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·迈斯纳，
申请(专利权)人：约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。