多軸鏡組分光平行性與分光效率檢測技術(shù)研究.pdf

1、近年來，激光干涉測量技術(shù)由于具有精度高、速度快和測量范圍大等優(yōu)勢，在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)之中廣泛應(yīng)用，尤其是具有多軸測量能力的激光干涉儀，是以光刻機(jī)為代表的微電子加工裝備和高端超精密加工裝備中核心系統(tǒng)。多軸激光干涉儀中集眾多光學(xué)器件于一體的干涉鏡組是其核心部件，通過對光學(xué)器件的集成，縮小了系統(tǒng)體積并避免了裝調(diào)過程，給應(yīng)用帶來方便，但干涉鏡組定型后不易調(diào)節(jié)，裝配定型過程中會引入的分光不平行及分光效率不理想，成為激光干涉儀重要的誤差源，限制了

2、激光干涉儀角度測量和長度測量精度的提高。
　　本課題主要針對上述問題，對干涉鏡組分光不平行及分光效率不理想的檢測方法開展研究；在討論了已有鏡組分光平行性檢測及分光效率檢測方法的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上；研究了基于差動離焦檢測的平行性檢測方法，以及基于非飽和狀態(tài)CCD檢測光強(qiáng)的分光效率檢測方法，建立相關(guān)測量模型，提出了可以兼顧平行性與分光效率的整體檢測方案，最終搭建檢測系統(tǒng)并完成了對鏡組分光平行性及分光效率兩個參數(shù)的檢測。課題的主要研究內(nèi)容如

3、下：
　?。?）提出了一種針對多軸鏡組分光平行性的檢測方法，通過兩個對稱于準(zhǔn)直物鏡焦平面放置的CCD，檢測鏡組分光光束的空間位置以實(shí)現(xiàn)平行性的檢測；基于非飽和狀態(tài)CCD檢測等效光強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)鏡組分光效率的檢測，建立起了適用于單軸及多軸差分鏡組的檢測模型；并在平行性及分光效率檢測模型的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出一套可兼顧檢測兩個參數(shù)的整體檢測方案。
　?。?）對CCD軸向位置誤差、傾角誤差、分光棱鏡位置誤差對平行性檢測的影響規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)分析，

4、得出引起平行性檢測誤差的各器件安裝誤差容限，在平行性檢測相對誤差小于2％時，CCD位置誤差為(-0.01mm,0.01mm)，傾角誤差為(-10°,10°)；同時得出最佳的系統(tǒng)安裝方案。
　?。?）針對上述檢測方案，完成了系統(tǒng)硬件及軟件的設(shè)計(jì)，針對建立的檢測模型及測量精度與測量范圍需求，逐一進(jìn)行了關(guān)鍵器件選型，并設(shè)計(jì)制作了分光棱鏡、CCD裝配的機(jī)械結(jié)構(gòu)；使用LabVIEW設(shè)計(jì)了系統(tǒng)軟件，包括控制、采集、數(shù)據(jù)處理功能，可實(shí)現(xiàn)了平行性

5、及分光效率的多軸兼顧測量。
　?。?）搭建了測量系統(tǒng)，對系統(tǒng)性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)表明，搭建的系統(tǒng)可以完成鏡組分光效率的檢測，分光效率檢測的重復(fù)性為0.4％；實(shí)驗(yàn)還表明，搭建的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多軸光束的平行性同時測量，避免了分時測量的誤差，采用自準(zhǔn)直儀進(jìn)行比較測試，分光平行性與傳統(tǒng)聚焦檢測方法相比，平行性檢測的穩(wěn)定性由0.6″提升至0.1″，分辨力達(dá)到0.2″，測量重復(fù)性為0.04″，上述指標(biāo)滿足高精度多軸鏡組對平行性和分光效率的檢測需