基于点衍射干涉的三维形貌测量技术

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作者 赵时雨 高芬 《光子学报》 北大核心 2025年第5期135-143,共9页

为解决小区域复杂曲面三维形貌无损测量问题,提出一种基于点衍射干涉技术的三维形貌测量方法,将双光纤作为点衍射干涉条纹投射端,投射干涉条纹至待测件表面,对投影干涉条纹进行采集及处理,复原出被测物体三维形貌信息。提出了具体的三... 为解决小区域复杂曲面三维形貌无损测量问题,提出一种基于点衍射干涉技术的三维形貌测量方法,将双光纤作为点衍射干涉条纹投射端,投射干涉条纹至待测件表面,对投影干涉条纹进行采集及处理,复原出被测物体三维形貌信息。提出了具体的三维形貌测量光路方案,建立了系统测量模型,基于仿真投影相移干涉条纹对干涉图像处理算法进行研究,对相机以及系统结构参数进行标定,并搭建实际测量系统进行图像采集及处理,最后将系统测量结果与GOM公司ATOS Compact Scan三维扫描仪测量结果进行对比。实验结果表明,两种测量方法中心高度算术平均值相差仅0.0002 mm,搭建的点衍射干涉三维形貌测量系统中心高度测量结果标准差为0.0013 mm,验证了所提系统的可行性。研究成果有效实现了高精度三维形貌测量,可为点衍射干涉技术在三维形貌测量领域的扩展应用提供理论参考。 展开更多

关键词 干涉测量 三维测量 点衍射干涉仪 条纹投影 相位-高度复原

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光纤点衍射干涉仪的技术研究 被引量：13

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作者 刘国淦 张学军 +4 位作者 王权陡 张忠玉 郭培基 张峰 齐涤菲 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2001年第2期142-145,共4页

提出一种用光纤实现点衍射干涉的方法 ,由两根光纤分别传输参考光和测试光 ,利用单模光纤的小纤芯所产生的高质量衍射球面波进行超精面形的测量。与传统的干涉仪相比 ,该方法结构相对简单 ,误差来源少 ,且不需要传统干涉仪中的高质量标... 提出一种用光纤实现点衍射干涉的方法 ,由两根光纤分别传输参考光和测试光 ,利用单模光纤的小纤芯所产生的高质量衍射球面波进行超精面形的测量。与传统的干涉仪相比 ,该方法结构相对简单 ,误差来源少 ,且不需要传统干涉仪中的高质量标准面 。 展开更多

关键词 干涉仪 点衍射 相移 光学纤维

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移相式点衍射干涉仪的几个关键技术 被引量：11

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作者 刘景峰 李艳秋 刘克 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第S1期179-182,共4页

极紫外光刻技术作为下一代光刻技术的最佳候选技术,为了得到衍射极限的分辨率,光学系统的RMS波像差应小于其工作波长的1/14,约为1 nm,这对检测技术提出了前所未有的要求。本文以应用于极紫外光刻光学系统波像差检测中的移相式点衍射干... 极紫外光刻技术作为下一代光刻技术的最佳候选技术,为了得到衍射极限的分辨率,光学系统的RMS波像差应小于其工作波长的1/14,约为1 nm,这对检测技术提出了前所未有的要求。本文以应用于极紫外光刻光学系统波像差检测中的移相式点衍射干涉仪为基础,对干涉仪中几个关键技术进行了讨论,并给出了相应的解决方法。 展开更多

关键词 极紫外光刻 波像差 移相式点衍射干涉仪

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193nm移相点衍射干涉仪的测量误差分析 被引量：9

4

作者 邢廷文 何国良 舒亮 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期67-72,共6页

为了提高移相点衍射干涉仪对193nm投影光刻系统的检测精度,本文对其主要测量误差进行了探讨。在简要介绍了193nm移相点衍射干涉仪的基本结构和测量原理之后,总结了可能对测量结果产生影响的各种误差及其产生的原因。通过理论分析和数值... 为了提高移相点衍射干涉仪对193nm投影光刻系统的检测精度,本文对其主要测量误差进行了探讨。在简要介绍了193nm移相点衍射干涉仪的基本结构和测量原理之后,总结了可能对测量结果产生影响的各种误差及其产生的原因。通过理论分析和数值模拟的方法分别对参考波前误差、相移误差、探测器非线性误差以及光源波动、环境变化引起的随机误差等进行了具体分析,从而得到各种测量误差的大小、存在形式以及与干涉仪结构参数的依赖关系,并提出了相应的避免或减小误差的方法。 展开更多

关键词 干涉测量 移相点衍射干涉仪 光学检测 193 nm投影光刻

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极紫外光刻物镜系统波像差检测技术研究 被引量：7

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作者 张宇 金春水 +1 位作者 马冬梅 王丽萍 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第12期3384-3389,共6页

为了实现对极紫外光刻物镜系统波像差的超高精度检测,引入了双光纤相移点衍射干涉仪,对其检测方案进行了优化设计,在相移系统和光程差调节系统中引入了特伦结构,并且对光纤端面进行了抛光镀膜处理。将影响干涉仪检测精度及波面重复精度... 为了实现对极紫外光刻物镜系统波像差的超高精度检测,引入了双光纤相移点衍射干涉仪,对其检测方案进行了优化设计,在相移系统和光程差调节系统中引入了特伦结构,并且对光纤端面进行了抛光镀膜处理。将影响干涉仪检测精度及波面重复精度的误差源引入到干涉图中进行整体分析,得到干涉仪的检测精度及波面重复精度,为了验证双光纤相移点衍射干涉仪的切实可行性及理论分析结果的正确性,搭建了原理实验装置,对同一被检光学系统进行了512次测量,将其分成8组,最终8组测量的波面重复精度能够达到0.13 nm,优于λ/4000。 展开更多

关键词 光学检测 双光纤相移点衍射干涉仪 精度分析 波面重复精度

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极小孔径衍射波前测试分析 被引量：2

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作者 邵晶 马冬梅 +2 位作者 张海涛 于杰 周烽 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期2639-2644,共6页

研制点衍射干涉仪时,小孔的形貌和装调误差会对衍射波前质量产生影响,故本文研究了采用相位复原对小孔衍射波前质量进行测评的方法。设计并搭建了衍射波前测试装置,对光纤衍射波前进行了测评实验。为了验证测试方法的有效性,分别对采集... 研制点衍射干涉仪时,小孔的形貌和装调误差会对衍射波前质量产生影响,故本文研究了采用相位复原对小孔衍射波前质量进行测评的方法。设计并搭建了衍射波前测试装置,对光纤衍射波前进行了测评实验。为了验证测试方法的有效性,分别对采集的衍射图像与重构的衍射图像,以及测试获得的振幅分布与理论计算获得的振幅分布进行了对比。结果显示。采集图像与重构图像之间的差异为0.32%,验证了采用相位复原技术进行衍射波前测试方法的有效性。同时,对干涉方法测量与相位复原结果进行了对比,二者差异仅为0.001 4λRMS。 展开更多

关键词 光学检测 点衍射干涉仪 相位复原 衍射波前

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光纤相移点衍射干涉仪关键技术 被引量：5

7

作者 张宇 金春水 +1 位作者 马冬梅 王丽萍 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期254-259,共6页

为了实现光学系统波像差的高精度检测,引入了改进的光纤相移点衍射干涉仪,介绍了其工作原理,并对干涉仪的关键部件包括激光光源及光纤的参数进行了选择和分析。经测试,激光光源功率稳定性约为1%(10 min),光斑尺寸在实现最佳耦合效率允... 为了实现光学系统波像差的高精度检测,引入了改进的光纤相移点衍射干涉仪,介绍了其工作原理,并对干涉仪的关键部件包括激光光源及光纤的参数进行了选择和分析。经测试,激光光源功率稳定性约为1%(10 min),光斑尺寸在实现最佳耦合效率允许范围内,光束位置稳定度约为6μm,相干长度为1 cm左右,都在测试精度允许范围内;选择了纤芯直径为3.5μm的单模不保偏光纤,对光纤端面镀半反半透金属膜,实现了较高的条纹对比度和光能利用率,并设计了波前参考源,方便了光纤端面的抛光、镀膜及装卡。最后,利用选择的部件搭建了光纤相移点衍射干涉仪实验装置,为最终能够实现光学系统波像差的高精度检测提供了前期的准备。 展开更多

关键词 高精度检测 光纤相移点衍射干涉仪 光学系统波像差 激光光源 光纤

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微缩投影系统的垂轴放大率测量 被引量：2

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作者 谢耀 王丽萍 +4 位作者 郭本银 王君 苗亮 王辉 周烽 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期1-6,共6页

考虑有限距光学系统的成像质量与系统垂轴放大率相关,本文提出了基于系统波像差检测的垂轴放大率测量方案。以给定的光学系统中像平面位置与物平面位置满足高斯公式和牛顿公式的原理为出发点,通过系统波像差中离焦量的变化监控物点移动... 考虑有限距光学系统的成像质量与系统垂轴放大率相关,本文提出了基于系统波像差检测的垂轴放大率测量方案。以给定的光学系统中像平面位置与物平面位置满足高斯公式和牛顿公式的原理为出发点,通过系统波像差中离焦量的变化监控物点移动微小量后像点的移动距离。然后,对牛顿公式或高斯公式微分导出轴向放大率,最终求出系统垂轴放大率。建立了垂轴放大率测量模型,给出物点的微小位移量和初始离焦量的选取标准,并系统地分析了光学元件形位公差和像点定位精度对垂轴放大率测量结果的影响。搭建了基于点衍射干涉仪的微缩投影系统波像差检测平台,测量了系统的垂轴放大率。实验显示,系统垂轴放大率的测量值与理论值的偏差优于0.24%,验证了提出的垂轴放大率测量方法的可行性和理论分析的准确性。 展开更多

关键词 成像系统 微缩投影系统 垂轴放大率测量 点衍射干涉仪 离焦

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双光纤相移点衍射干涉仪装调技术 被引量：3

9

作者 张宇 金春水 +1 位作者 马冬梅 王丽萍 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第1期145-150,共6页

为了实现对极紫外光刻物镜系统波像差的超高精度检测,引入了双光纤相移点衍射干涉仪,介绍了其工作原理,并对干涉仪的装调方案进行了精密的设计。解决了各个元器件的精确定位问题,保证了进入光纤之前的测试光和参考光严格垂直,实现了耦... 为了实现对极紫外光刻物镜系统波像差的超高精度检测,引入了双光纤相移点衍射干涉仪,介绍了其工作原理,并对干涉仪的装调方案进行了精密的设计。解决了各个元器件的精确定位问题,保证了进入光纤之前的测试光和参考光严格垂直,实现了耦合系统与光纤之间最大的耦合效率和干涉条纹最大的条纹对比度,为最终能够实现极紫外光刻物镜系统波像差的超高精度检测提供了前期准备。装调完毕后,利用实验装置对某一光学系统进行了测量,使用十三步相移算法还原被检光学系统波像差,得到了较好的结果,测试结果为:PV值为37.82 nm,RMS值为7.83 nm。 展开更多

关键词 装调技术 双光纤相移点衍射干涉仪 光学系统波像差 光学检测

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可见光三维针孔形状误差矢量衍射分析 被引量：2

10

作者 许嘉俊 邢廷文 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期64-70,共7页

干涉仪是光学元件面形加工中必不可少的检测设备,其检测精度限制了光学面形的加工精度。点衍射干涉仪利用亚微米量级的针孔衍射产生参考波,理论上的检测精度能够达到纳米及纳米以下。基于有限元方法,计算了300～400nm直径针孔,在膜层厚... 干涉仪是光学元件面形加工中必不可少的检测设备,其检测精度限制了光学面形的加工精度。点衍射干涉仪利用亚微米量级的针孔衍射产生参考波,理论上的检测精度能够达到纳米及纳米以下。基于有限元方法,计算了300～400nm直径针孔,在膜层厚度300nm时,存在不同形状误差时,衍射参考波前与理想波面的偏差。同时,针孔形状误差引入的衍射参考波前像差也进行了分析。针孔椭圆截面长轴为380nm,短轴为320nm时,衍射波面误差约为0.9e-3λ。 展开更多

关键词 光学检测 点衍射干涉仪 矢量衍射 波前分析

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基于光学设计软件的相移点衍射干涉仪建模 被引量：1

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作者 张海涛 《中国光学与应用光学》 2010年第6期616-622,共7页

为了模拟用于球面面形高精度检测的相移点衍射干涉仪的测试过程,介绍了点衍射干涉仪的基本工作原理,分析了相移点衍射干涉仪的测量误差。利用光学设计软件和自行编制的软件建立了点衍射干涉仪的检测模型,利用该模型分别推导了参考光束... 为了模拟用于球面面形高精度检测的相移点衍射干涉仪的测试过程,介绍了点衍射干涉仪的基本工作原理,分析了相移点衍射干涉仪的测量误差。利用光学设计软件和自行编制的软件建立了点衍射干涉仪的检测模型,利用该模型分别推导了参考光束和测试光束在干涉场的复振幅分布,模拟了测量过程。根据光的相干理论,通过改变被测镜的位置,实现移相,得到移相干涉图。最后对一设定的被检镜进行实验模拟,生成了两组对称倾斜的13步移相干涉图,对干涉图处理后计算得到了被检镜的检测面形。结果表明,在不引入硬件误差时,由相位提取和波面反演造成的检测面形与设定面形偏差为RMS值0.0783nm,PV值0.5656nm。 展开更多

关键词 点衍射干涉仪 相移干涉图 建模 光学测量

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点衍射干涉仪波面参考源误差及公差分析 被引量：4

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作者 代晓珂 金春水 于杰 《中国光学》 EI CAS 2014年第5期855-862,共8页

为了保留光纤点衍射干涉仪容易对准以及衍射光束易于控制的优点,同时又能实现大数值孔径(NA)光学系统的检测,设计了一种新型的波面参考源(WRS),它保留了光纤点衍射和微孔点衍射的优点,可满足大NA极紫外光刻物镜系统波像差检测的要求。... 为了保留光纤点衍射干涉仪容易对准以及衍射光束易于控制的优点,同时又能实现大数值孔径(NA)光学系统的检测,设计了一种新型的波面参考源(WRS),它保留了光纤点衍射和微孔点衍射的优点,可满足大NA极紫外光刻物镜系统波像差检测的要求。本文在分析各种误差的基础上,搭建了WRS原理光路并对WRS的系统误差标定算法进行详细的研究,得到WRS标定时旋转平台的角度公差为0.5°,跳径时偏离系数为0.5%。这一新型WRS误差分析及标定对于实现高精度的检测具有十分重要的意义,最终为实现WRS系统误差标定提供理论基础。 展开更多

关键词 光学检测 点衍射干涉仪 波面参考源 误差研究 公差分析

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基于点衍射干涉仪的分布式随机并行梯度下降算法 被引量：3

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作者 付强 沈锋 饶长辉 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第12期2451-2457,共7页

分析了一种光强解耦合的分布式随机并行梯度下降算法,此算法借助近场的波前传感器得到性能指标来得到算法的更新参数,这种性能指标解耦了随机并行梯度下降算法使用的耦合的全场光强,使得算法性能得到提升。分析了一种马赫泽得形式的自... 分析了一种光强解耦合的分布式随机并行梯度下降算法,此算法借助近场的波前传感器得到性能指标来得到算法的更新参数,这种性能指标解耦了随机并行梯度下降算法使用的耦合的全场光强,使得算法性能得到提升。分析了一种马赫泽得形式的自参考点衍射干涉仪作为波前传感器。建立两种仿真模型对算法进行了分析,结果表明分布式的随机并行梯度下降算法比原算法在收敛速度上有了数量级的提升,在127仿真结果单元模型上,收敛速度是原算法的10倍以上且收敛结果几乎相同。仿真研究针对不同光束之间的平移相差和同光束的高阶像差,显示了算法应用在光束相干合成的前景。 展开更多

关键词 分布式随机并行梯度下降 点衍射干涉仪 自适应光学

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大口径光学元件瞬态波前检测 被引量：3

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作者 孟诗 陈磊 +2 位作者 朱文华 孙沁园 张瑞 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期56-62,共7页

为瞬态测量大口径光学元件波前,提出一种基于斜入射结构的近红外反射式错位点衍射干涉原理的Φ400 mm瞬态波前检测方法。该方案将待测光分成两束互相错位的参考光与测试光,从而在干涉图中引入高线性载频,采集到对比度良好的干涉图后,利... 为瞬态测量大口径光学元件波前,提出一种基于斜入射结构的近红外反射式错位点衍射干涉原理的Φ400 mm瞬态波前检测方法。该方案将待测光分成两束互相错位的参考光与测试光,从而在干涉图中引入高线性载频,采集到对比度良好的干涉图后,利用傅里叶变换相位解调法从单幅干涉图中提取待测波前相位,实现瞬态波前动态测量。实验光路总长近20 m,极易受气流的影响,且由于气流干扰随时间变化,该系统本身可以看作是大口径光学元件瞬态波前发生与检测装置。测试结果与SID4波前传感器比较,波前均方根(RMS)小于1/50λ,可知所提方法可以实现大口径瞬态波前的高分辨率与高精度检测。 展开更多

关键词 光学测量 点衍射干涉仪 大口径 瞬态波前

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基于小孔点衍射的超精面形瞬态干涉测量技术 被引量：3

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作者 张金鹏 高芬 李兵 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期248-255,共8页

为解决时域相移小孔点衍射干涉仪中移相依赖昂贵压电陶瓷相移器,且长时间采集易受环境干扰影响的问题,提出一种基于偏振同步相移的小孔点衍射瞬态干涉检测方法。构建反射式结构的小孔点衍射干涉测量光路得到两束正交的圆偏振光,利用棋... 为解决时域相移小孔点衍射干涉仪中移相依赖昂贵压电陶瓷相移器,且长时间采集易受环境干扰影响的问题,提出一种基于偏振同步相移的小孔点衍射瞬态干涉检测方法。构建反射式结构的小孔点衍射干涉测量光路得到两束正交的圆偏振光,利用棋盘位相光栅分光与偏振片阵列移相,在CCD上同时获得4幅不同相移量的干涉图像,对单次采集的4幅瞬时干涉图像进行处理即可直接获得被测面形信息。搭建实际测量系统,通过基于琼斯矩阵的偏振态分析及与ZYGO干涉仪的比对实验,从理论及实验两方面验证了所提方法的正确性,多次多组实验结果表明该系统稳定,有着良好的重复测量精度。 展开更多

关键词 干涉测量 面形检测 点衍射干涉仪 同步相移 瞬态检测

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用于三维测量的双路点衍射干涉系统 被引量：3

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作者 王道档 王志超 +2 位作者 赵军 王朝 孔明 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期2146-2153,共8页

针对在仅有一个光纤对的单路点衍射三维测量系统中,存在平行于条纹的横向方向上测量精度低的问题,提出了用于三维测量的双路点衍射干涉系统。分析了点衍射波前误差、测量探头结构布局以及三维迭代重构算法对于三维测量精度的影响,在此... 针对在仅有一个光纤对的单路点衍射三维测量系统中,存在平行于条纹的横向方向上测量精度低的问题,提出了用于三维测量的双路点衍射干涉系统。分析了点衍射波前误差、测量探头结构布局以及三维迭代重构算法对于三维测量精度的影响,在此基础上确定点衍射源结构以及探头结构布局等最优系统参数。实验结果显示,单路点衍射干涉三维测量系统在xy方向的精度分别为亚微米量级和微米量级,而双路点衍射干涉仪系统可在三维方向上同时达到亚微米量级,验证了所提出的双路点衍射干涉系统方案的可行性和准确性。所提出的双路点衍射干涉系统有效的实现高精度三维测量,为无导轨三维位移和尺寸等测量提供了一种可行方法。 展开更多

关键词 三维测量 双路点衍射干涉系统 亚微米孔径光纤 精度 点衍射波前

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