[發(fā)明專利]一種平面高精度平行度的檢測裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110451097.4
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN102538714A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魚衛(wèi)星;王二偉;王成;孫強
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26
• 代理公司: 長春菁華專利商標(biāo)代理事務(wù)所 22210
• 代理人: 張偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種平面高精度平行度的檢測裝置。

背景技術(shù)

平面平行度的測量在光學(xué)檢測和加工中有著重要的作用。激光平面干涉測量技術(shù)已經(jīng)可以很成熟的用來檢測兩平面平行度，其具有非接觸性的特點，測量精度可以達(dá)到二分之一波長，能夠很好的滿足一般情況下的要求。

關(guān)于激光平面干涉測量技術(shù)，下面以平面斐索干涉儀為例具體介紹。平面斐索干涉儀由激光器、分束器、準(zhǔn)直物鏡、測試平面和標(biāo)準(zhǔn)平面所組成。單色光束入射到標(biāo)準(zhǔn)平面上，部分反射回來作為參考光束；部分透射并通過測試平面反射回來作為檢測光束。檢測光束與參考光束重合，形成等厚干涉條紋。用斐索平面干涉儀可以檢測平板或棱鏡的表面面形及其均勻性，測量精度約1微米。

但是，上面提到激光平面干涉測量技術(shù)，因為受到視場內(nèi)條紋判讀的限制，無法進(jìn)一步的提高測量精度，所以無法應(yīng)用在一些需要高精度平行度(納米量級)的環(huán)境下，例如納米壓印和納米光刻等技術(shù)領(lǐng)域。

另外一方面，近年來移相干涉技術(shù)發(fā)展已經(jīng)很成熟，它能夠達(dá)到百分之一波長的測量精度。具體的說，干涉測量中，若其中一個平面被壓電晶體驅(qū)動產(chǎn)生移動或振動，其瞬時位移為l_t，被檢表面的面形為w(x，y)，則參考波面為

w₁＝a·exp[i2k(s+l_t)]

被檢光路波面為

w₂＝b·exp{[i2k[s+w(x，y)]}

式中，a，b為兩波面振幅；s為兩干涉光路的起始光程；w(x，y)為被檢表面的面形函數(shù)，它與被檢表面的位相2k?w(x，y)僅差一個常數(shù)，故常把w(x，y)就當(dāng)作被檢波面的位相。于是，干涉條紋的光強分布為

I(x，y，l_t)＝|w₁+w₂|²

I(x，y，l_i)＝a²+b²+2ab?cos?2k[ω(x，y)-l_t]

???????????＝(a²+b²){1+r?cos?2k[w(x，y)-l_t]}????(1)

式中，為干涉條紋的對比度。

上式說明，干涉場中任意一點的光強都是l_t的余弦函數(shù)，由于l_t隨時間變化，因此上式具有時間周期函數(shù)的性質(zhì)，這就可以應(yīng)用通訊理論從帶有噪聲的信息中提取信號的相關(guān)檢測技術(shù)或者同步檢測技術(shù)，以便從帶噪聲的干涉條紋中提取所需要的波面位相信息。

設(shè)干涉條紋光電接收時，由于振動，空氣擾動，光源及光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的噪聲等影響，使得信號中不僅包含被檢的位相信息，而且還包含有噪聲項n(t)。若用一個相同載波頻率的余弦信號與被檢信號進(jìn)行相關(guān)運算。則

<I1>=limT→∞1T∫oT[I(x,y,lt)+n(t)]cos2klt]]>

把(1)式代入上式，并設(shè)n(t)為隨機噪聲，則其相關(guān)積分場為

<I₁>＝r?cos?2kw(x，y)????(2)