[發(fā)明專利]一種二維光柵測量系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510856579.6
• 申請日: 2015-11-30
• 公開（公告）號: CN106813578B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張志平;吳萍
• 申請（專利權(quán)）人: 上海微電子裝備（集團(tuán)）股份有限公司
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

1.一種二維光柵測量系統(tǒng)，其特征在于，包括：

光源，用于發(fā)出測量光束；

參考光柵，設(shè)置于所述光源發(fā)出的測量光束路徑上，所述測量光束經(jīng)過參考光柵衍射成零級光、+1級衍射光和-1級衍射光；

被測光柵，與所述參考光柵平行設(shè)置，所述零級光垂直入射所述被測光柵并產(chǎn)生零級光衍射光束，所述+1級衍射光和-1級衍射光入射被測光柵分別產(chǎn)生衍射光束；

第一角錐棱鏡和第二角錐棱鏡，分別設(shè)置于所述零級光衍射光束路徑上，其產(chǎn)生偏移光束后再次入射至被測光柵并產(chǎn)生零級光偏移衍射光；

第一探測器，設(shè)置于所述零級光偏移衍射光路徑上；

第三角錐棱鏡和第四角錐棱鏡，分別設(shè)置于所述+1級衍射光和-1級衍射光入射被測光柵產(chǎn)生的衍射光束路徑上，其產(chǎn)生偏移光束后垂直入射至所述被測光柵后再次產(chǎn)生衍射，所述衍射光束入射至參考光柵產(chǎn)生衍射，分別形成+1級偏移衍射光和-1級偏移衍射光；

第二探測器，設(shè)置于所述+1級偏移衍射光和-1級偏移衍射光路徑上；

所述第一探測器上兩束零級光偏移衍射光產(chǎn)生干涉，所述干涉信號包含被測光柵沿X向的位移信息，所述第二探測器上的+1級偏移衍射光和-1級偏移衍射光產(chǎn)生干涉，其干涉信號包含被測光柵沿X向和Z向的位移信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維光柵測量系統(tǒng)，其特征在于，被測光柵X和Z向位移信息Δx和Δz計(jì)算公式如下：

其中，N1表示為第一探測器讀取的干涉條紋數(shù)，N2表示為第二探測器讀取的干涉條紋數(shù)，d表示為被測光柵的柵距，θ表示為+1級衍射光和-1級衍射光的衍射角。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維光柵測量系統(tǒng)，其特征在于，所述參考光柵和被測光柵具有相同的光柵結(jié)構(gòu)，其具有相同的柵距和衍射角。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維光柵測量系統(tǒng)，其特征在于，所述二維光柵測量系統(tǒng)還包括第三探測器，用于獲取所述被測光柵在Y和Z方向的位移信息。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維光柵測量系統(tǒng)，其特征在于，所述光源通過光纖連接于準(zhǔn)直器，所述光源發(fā)出測量光束并通過光纖傳輸至準(zhǔn)直器形成準(zhǔn)直光束，所述準(zhǔn)直光束入射至參考光柵。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維光柵測量系統(tǒng)，其特征在于，所述第一探測器通過光纖連接于第一光纖耦合器，所述第一光纖耦合器將兩束零級光偏移衍射光耦合進(jìn)光纖并傳輸至第一探測器，所述第二探測器通過光纖連接于第二光纖耦合器，所述第二光纖耦合器將所述+1級偏移衍射光和-1級偏移衍射光耦合進(jìn)光纖并傳輸至第二探測器。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維光柵測量系統(tǒng)，其特征在于，所述第一探測器和第二探測器為光電探測器。