双光纤相移点衍射干涉仪装调技术

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。     

双孔点衍射干涉成像系统波像差检测技术研究

提出了一种用于测量高精度成像系统的双孔点衍射干涉仪,具有高光场均匀性、高可测量数值孔径、准共光路、相移元件在系统成像光路以外的优点。设计了两种测量模式,点衍射测量模式和系统误差测量模式,其中系统误差模式用于标定干涉仪的系统误差。分别搭建了双孔点衍射干涉和双光纤点衍射干涉的实验装置,完成了对设计波像差小于0.045λ RMS,5×透射式投影物镜的检测实验。实验结果表明,与双光纤点衍射干涉仪对比,双孔点衍射的波像差测量相对误差为0.07 nm RMS,且干涉图具有更加良好的光强均匀性。验证了本文检测技术的有效性。     

光纤相移点衍射干涉仪关键技术

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6 um,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3.5 um 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。     

相移雅满横向剪切干涉仪

雅满横向剪切干涉仪是一种很重要的波面检测仪器,特别是可以对白光的波面进行检测.为了弥补传统雅满横向剪切干涉仪的不足,提出了一种相移雅满横向剪切干涉仪.它是在雅满横向剪切干涉光路中插入起偏器,1/4波片和检偏器所形成,实现了剪切干涉与相移的结合,能有效地提高测量精度,可适用于白光的波面检测,结构简单且操作方便.实验中通过旋转检偏器获得了相移干涉图,其结果很好地验证了该相移雅满横向剪切干涉仪的有效性.     

可见光下3维针孔的衍射波面分析

针孔是相移点衍射干涉仪中的关键元件。为了探究针孔的尺寸、制造针孔的材料以及材料的厚度对衍射波面质量的影响,确定点衍射干涉仪的测量精度,采用时域有限差分法分析获得了近场数据,并利用瑞利-索末菲矢量衍射理论将近场数据外推得到远场数据,通过远场处理数据分别对TM和TE偏振光入射针孔时,针孔的大小、材料以及材料厚度对衍射波波面质量的影响进行了理论分析和仿真模拟,得到了相应变化曲线图。结果表明,若要获得理想的球面波,材料厚度不能低于300nm,适当的孔径尺寸可以降低衍射波面误差;当孔径为300nm左右时,波面的均方根误差可达到λ/1000(λ=632.8nm)。这一结果对相移点衍射干涉仪的设计和应用是有帮助的。     

可见光移相点衍射干涉仪的测试误差分析

为了实现对极紫外光刻投影物镜非球面反射镜的超高精度检测,引入了可见光移相点衍射干涉仪,介绍了其工作原理,并采用自行设计的十三步移相算法和传统五步移相算法对可见光移相点衍射干涉仪的测试误差进行了详细的理论分析及仿真计算,分析结果证明了十三步算法优越性的同时,也给出了要实现干涉仪的超高检测精度应该限定的测试组件的性能参数。为了验证可见光移相点衍射干涉仪及十三步算法的切实可行性,搭建了原理实验装置,通过40次重复测量取平均值的方法获得被检元件面形。实验结果表明:十三步算法和五步算法的结果相近,但十三步算法的重复性优于五步算法。采用十三步算法,在所构建的实验装置上实现了RMS值优于λ/10 000(λ=632.8 nm)的检测重复性。     

基于偏振合束的相移雅满剪切干涉仪

相移雅满横向剪切干涉仪非常适合于达到衍射极限的光束的波面检测。为了改进现有的在两路剪切光束中直接插入起偏器的相移雅满剪切干涉仪,提出了一种基于偏振合束的相移雅满剪切干涉仪。该剪切干涉仪利用雅满平板前后表面的反射进行分束并形成两路干涉光束,两路干涉光束分别通过剪切平板后偏振合束并进行偏振移相。它保持了常规雅满剪切干涉仪的光路结构,提高了剪切干涉图的对比度,不再存在插入起偏器引入测量误差的问题。构建了改进前、后的两种相移雅满双剪切干涉仪,并进行了相应的对比实验,实验结果很好地验证了基于偏振合束的相移雅满剪切干涉仪的实用性。     

光纤干涉仪动态相移测量的新方法及应用

提出了一种光纤干涉仪动态相移测量的新方法.该方法无需对光源进行调制,直接利用干涉信号的直流量和一次谐波分量,通过构造匹配函数的方法求解动态相移,实现了无源零差检测,而且具有信号解调简单、工作频带宽等特点.为了验证该方法的有效性,搭建了一个全保偏Mach-Zehnder光纤干涉仪系统,对压电陶瓷(PZT)产生的模拟动态相移进行求解.结果表明,求解得到的动态相移幅度与加载在PZT上的电压具有很好的线性关系,这与PZT的低频小信号特性一致.最后将该方法用于干涉型光纤水听器声压相位灵敏度频响的测量,实验结果与采用相位载波调制解调方法获得的结果基本吻合.     

相移点衍射干涉仪用衍射板结构设计

相移点衍射干涉仪(PS/PDI)的检测精度取决于衍射板中针孔衍射产生的参考球面波质量,而针孔的直径是影响参考球面波质量的一个重要因素。基于矢量衍射理论,以会聚光束作为入射光,分析了针孔厚度和直径、加工误差以及入射光源单项像差和综合像差对衍射波面质量的影响。仿真数据表明,为了获得数值孔径为0.2,波前误差均方根(RMS)值不大于1.4×10-3λ的理想球面波,在针孔的实际加工制作中,应选200nm厚度铬膜,直径为1.5μm的针孔,并且满足仿真误差要求;对衍射板上窗口尺寸进行了仿真,结果表明窗口边长取60μm时,仿真结果最优。用实验验证了设计结果的可行性。     

相移点衍射干涉仪的关键技术研究

相移点衍射干涉仪(PS/PDI)是应用于极紫外光刻投影物镜波像差在线检测的高精度检测设备。在介绍国际相关机构PS/PDI研究进展的基础上,重点阐述在干涉仪优化设计、高精度对准、系统误差标定以及干涉图像处理等PS/PDI关键技术研究方面取得的成果。以关键技术研究为基础,开发了一套可见光波段的PS/PDI原理实验装置,并利用该装置检测了极紫外光刻中典型的Schwarzschild投影物镜的波像差,自主开发的20倍缩小Schwarzschild物镜的数值孔径达到了0.2。实验结果表明,干涉仪的重复对准精度优于0.1μm,波像差的绝对检测精度均方根(RMS)误差达到了0.025λ(λ为检查光波长),重复检测精度RMS优于0.001λ,检测速度达到了20秒/视场点。