[發明專利]一種基于聲光低頻差移相的雙孔外差干涉儀

有效

• 申請號: 201610236674.0
• 申請日: 2016-04-15
• 公開（公告）號: CN105698702B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 張文喜;李楊;相里斌;伍洲;孔新新;呂笑宇;劉志剛;郭曉麗
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電研究院
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;鄭哲

本發明公開了一種基于聲光低頻差移相的雙孔外差干涉儀，其采用聲光移頻器外差干涉移相，探測器連續采集同一光路干涉圖，不存在多幅干涉圖樣配準的問題，測量精度進一步提高；此外，還采用低頻差外差干涉與高速相機連續采集，獲得的信息量更豐富，更有利于精確解算相位，更有利于克服噪聲等因素影響。

技術領域

本發明涉及光學技術領域，尤其涉及一種基于聲光低頻差移相的雙孔外差干涉儀。

背景技術

以深紫外光刻機投影曝光系統為代表的高端光學設備，對光學元件的加工、光學系統的集成提出了極大挑戰。干涉儀作為高精度光學元件加工和光學系統集成不可或缺的核心檢測設備，檢測精度要求不斷提高。

傳統光學加工中采用的光學面形檢測方法包括哈特曼傳感器法、刀口法和輪廓法等。這些方法分別存在著非數字化需主觀判讀或接觸損傷待測件等不同的缺點，且很難達到較高的測量精度，是簡單測量方法。

干涉檢測法早在百年前就已經被使用，屬于非接觸式測量，且具有大量程、高靈敏度、高精度等特點，在高精度檢測時被廣泛應用，其原理是一束光照射標準的參考平面作為參考光，另一束光照射被測面返回帶有面形信息作為測量光，兩束光干涉時由于光斑不同位置相位不同產生光程差從而產生彎曲的干涉條紋，即可判斷待測面的面形起伏。

目前的干涉儀大多采用偏振移相方式，兩束互相垂直的光經過其移相模塊，實現四步或多步同時移相，求解被測件的面型。然而，偏振移相方法雖然會抗振，但同時拍攝的多幅移相圖要配準解相位，勢必會帶來匹配誤差；此外，采集只能得到有限幅的干涉圖，對其相位提取的精度受到制約，并且幾幅移相圖的移相精度受到移相模塊的限制，直接影響到面型反演精度。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于聲光低頻差移相的雙孔外差干涉儀，可極大的提高測量精度。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種基于聲光低頻差移相的雙孔外差干涉儀，包括：激光器、兩塊半波片、偏振分光鏡PBS、兩個聲光移頻器、兩個光纖耦合器、兩根保偏光纖、兩個分光鏡、準直鏡、標準鏡、待測鏡、濾波孔、兩個成像鏡及兩個探測器；其中：

激光器出射激光經過半波片1后射入PBS，由PBS將入射激光分為兩束激光；其中一束激光經過聲光移頻器1后由光纖耦合器1耦合進入保偏光纖1；另一束激光依次經過半波片2與聲光移頻器2后由光纖耦合器2耦合進入保偏光纖2；

通過調整標準鏡和待測鏡的傾斜，使保偏光纖2出射的激光依次通過分光鏡1、準直鏡與標準鏡后射入待測鏡，經待測鏡反射后原路返回，并被分光鏡1反射至濾波孔；使保偏光纖1出射的激光依次通過分光鏡1與準直鏡后射入標準鏡，經標準鏡反射后原路返回，并被分光鏡1反射至濾波孔；

射入濾波孔的兩束激光經過分光鏡2后被分為兩路；其中一路作為調整監視光路，經過成像鏡1射入探測器1中；另一路作為采集干涉圖光路經過成像鏡2射入探測器2中。

進一步的，所述PBS按照任意功率比將入射激光分為兩束激光。

進一步的，所述半波片2用于改變激光的偏振方向，使得兩束經過聲光移頻器后的激光偏振方向一致。

進一步的，兩個聲光移頻器的移頻量不同，差頻后為幾赫茲或幾十赫茲量級的低差頻。

進一步的，所述保偏光纖1與保偏光纖2的末端通過固定模塊固定，確保兩束激光的出射方向一致，并且橫向空間有一定錯位。

由上述本發明提供的技術方案可以看出，采用聲光移頻器外差干涉移相，探測器連續采集同一光路干涉圖，不存在多幅干涉圖樣配準的問題，測量精度進一步提高；此外，采用低頻差外差干涉與高速相機連續采集，獲得的信息量更豐富，更有利于精確解算相位，更有利于克服噪聲等因素影響。

附圖說明