[實(shí)用新型]大距離光線平行調(diào)整的裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820078805.8
• 申請(qǐng)日: 2008-01-29
• 公開（公告）號(hào): CN201187993Y
• 公開（公告）日: 2009-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 匡翠方;李艷秋;劉麗輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/26
• 分類號(hào): G01B11/26;G02B17/00
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心
• 代理人: 張利萍

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于光電檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光線之間平行度的高精度調(diào)整。利用調(diào)整后的平行光束可以進(jìn)行兩直線導(dǎo)軌的平行度測(cè)量，還可以進(jìn)行直線導(dǎo)軌副本身的滾轉(zhuǎn)角測(cè)量。

背景技術(shù)

步進(jìn)掃描光刻機(jī)掩模板工件臺(tái)和硅片工件臺(tái)導(dǎo)軌的平行裝調(diào)可以利用平行光線進(jìn)行平行度檢測(cè)，其中光線的平行性是直接影響到裝調(diào)的結(jié)果的可靠性。另外，數(shù)控機(jī)床直線導(dǎo)軌副需要進(jìn)行滾轉(zhuǎn)角測(cè)量，而最簡(jiǎn)單的光學(xué)測(cè)量方法是利用平行光線進(jìn)行測(cè)量。盡管通過兩個(gè)五角棱鏡能使光線產(chǎn)生平行光線，但由于五角棱鏡只能保證有一個(gè)方向的垂直，很難得到兩束光線平行性在1弧秒以下。

本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有通用性、大距離的激光平行性調(diào)整裝置和方法，調(diào)整精度優(yōu)于1弧秒。利用此方法得到的平行光線可以用于大距離導(dǎo)軌之間的平行性裝調(diào)和導(dǎo)軌本身的滾轉(zhuǎn)角測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容

大距離光線平行調(diào)整的裝置是：準(zhǔn)直激光器發(fā)出高穩(wěn)定性的準(zhǔn)直激光，經(jīng)過偏振分光器分光。其中偏振分光器的反射光路上放置一個(gè)λ/4波片，波片的快軸方向與激光的偏振方向成45°，再入射到一個(gè)平面反射鏡上。而在偏振分光器的透射光路上放置另外一個(gè)λ/4波片，波片的快軸方向與激光的偏振方向也成45°，再通過一個(gè)二維可調(diào)平面反射鏡反射，使其反射方向與偏振分光器的反射光平行入射到一平面反射鏡上。其特征在于：此平面反射鏡放置在一個(gè)直線導(dǎo)軌的導(dǎo)軌副上，此導(dǎo)軌副也能進(jìn)行二維小角度調(diào)節(jié)。在此導(dǎo)軌副上，放置了高精度電子水平儀，在直線導(dǎo)軌的一端放置了自準(zhǔn)直儀，此兩者用來監(jiān)測(cè)導(dǎo)軌副移動(dòng)后二維角度的變化。使經(jīng)過移動(dòng)后的平面反射鏡，通過調(diào)整導(dǎo)軌副，能回到原來的初始狀態(tài)。

所述的平面反射鏡還可以放置在豎直方向的一個(gè)導(dǎo)軌副上，在導(dǎo)軌副上放置一個(gè)二維的電子水平儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)導(dǎo)軌副二維角度的變化。

所述的準(zhǔn)直儀可以為多自由度準(zhǔn)直系統(tǒng)。

所述的裝置可以通過增加偏振分光鏡和λ/4波片調(diào)整多束大距離光線之間的平行性。

所述的裝置可以通過在兩出射平行光線上分別放置一個(gè)四象限探測(cè)器，進(jìn)行滾轉(zhuǎn)角測(cè)量或者兩導(dǎo)軌之間平行度的測(cè)量。

本實(shí)用新型的大距離光線平行調(diào)整方法步驟為：

(1)準(zhǔn)直激光器發(fā)出穩(wěn)定激光通過偏振分光器分光，分為垂直線偏振S和平行線偏振P激光；

(2)用紙板擋住偏振分光器的透射光P，使垂直線偏振激光S透過一個(gè)λ/4波片，變成圓偏振光，入射到一個(gè)平面反射鏡上，其中λ/4波片的快軸與S偏振方向成45°；

(3)上述的平面反射鏡放置在一直線導(dǎo)軌副上，導(dǎo)軌副上還放置一個(gè)高精度電子水平儀，可以讀出導(dǎo)軌副在Y方向上的傾斜角，記下此時(shí)的傾斜角讀數(shù)，并在導(dǎo)軌副上放置另外一個(gè)平面反射鏡(第二個(gè)平面反射鏡)，在導(dǎo)軌的一端放置一個(gè)高精度準(zhǔn)直儀，第二個(gè)平面反射鏡用作準(zhǔn)直儀的靶鏡，記下準(zhǔn)直儀的讀數(shù)。

(4)保持其它不動(dòng)，調(diào)整第一個(gè)平面反射鏡使圓偏振光線逆向返回第二次透過λ/4波片，此時(shí)光線由圓偏振光變成線偏振光，但偏振方向旋轉(zhuǎn)了90°，因此，光線透過偏振分光器和透鏡，入射到探測(cè)器上，并使光線入射到探測(cè)器的中心位置，記下讀數(shù)。

(5)把偏振分光器后面的紙板拿開，放在偏振分光器的反射光路上擋住偏振分光器的反射光S。偏振分光器的透射光P透過另外一個(gè)λ/4波片，其中λ/4波片的快軸與P偏振方向成45°，透過此λ/4波片的偏振光也變成圓偏振光，再通過第三個(gè)平面反射鏡反射，第三個(gè)平面反射鏡固定在一個(gè)二維調(diào)節(jié)裝置上。

(6)導(dǎo)軌副上所有器件隨著導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)到合適位置(兩平行光線距離)，這時(shí)導(dǎo)軌副相對(duì)于初始位置在X和Y方向上有微小的角度變動(dòng)，所以電子水平儀和靶鏡都有微小變動(dòng)。

(7)保持導(dǎo)軌副上所有器件相對(duì)不動(dòng)，分別調(diào)整導(dǎo)軌副在X和Y方向上的角度偏移，使電子水平儀和準(zhǔn)直儀的讀數(shù)分別與第一次記下的數(shù)值相同。

(8)這時(shí)第一個(gè)平面反射鏡使第三個(gè)平面反射鏡反射的圓偏振光線逆向返回來，再經(jīng)過第三個(gè)平面鏡，第二次透過λ/4波片，使圓偏振光變成了線偏振光，但其振動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)了90°，因此光線經(jīng)過偏振分光器反射，透過透鏡，入射到探測(cè)器上。

(9)調(diào)節(jié)二維可調(diào)的第三個(gè)平面反射鏡，使逆向入射到探測(cè)器上的光點(diǎn)的位置讀數(shù)與上述記下的讀數(shù)相同。

(10)撤走以上所述的擋光紙板、準(zhǔn)直儀和用來輔助調(diào)整的導(dǎo)軌以及導(dǎo)軌上所有東西，則兩出射光線為平行光線。