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镀膜小孔点衍射干涉仪的设计与调试

作　者: 周宇轩
导　师: 高志山
学　校: 南京理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 点衍射小孔误差分析干涉仪的调试小孔衍射球面波
分类号: TH744.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

球面面形的高精度检测一直是光学测量领域的难题,目前我国尚未建立国家和国防最高计量标准。传统的干涉仪精度受限于标准球面镜头的精度,远远不能满足目前光刻镜头至少λ/1000的精度要求,而点衍射干涉仪利用小孔衍射产生出来的理想球面波作为参考波,可以实现对面形的绝对测量。为此,本文对不同类型点衍射干涉仪的优缺点进行了分析和总结,选取镀膜小孔点衍射干涉仪作为研究方向,并以其实验装置的搭建为核心展开研究。然后,分析了镀膜小孔点衍射干涉仪可能存在的误差和提出了相应的解决方案,通过白光轮廓仪测试了小孔衍射板的小孔直径、镀膜厚度等主要参数。提出了干涉仪实验装置的设计方案、对其中的关键组件进行了分析,最终完成了对干涉仪实验装置的搭建。在完成对对干涉仪的调试之后,对口径80mm,焦距300mm的凹球面镜进行了测量,得到了其干涉图。在镀膜小孔点衍射干涉仪实验装置的基础上,结合夏克哈特曼波前传感器和Zygo干涉仪对小孔衍射出来的球面波质量进行了测试,得到了小孔衍射球面波面形质量的量级数据,分析了其误差的产生和来源,并进行了展望。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-16
  1.1 课题研究的背景  7
  1.2 点衍射技术研究意义  7-9
  1.3 现代高精度面形检测方法综述  9-13
  1.4 国内外发展现状与趋势  13-14
  1.5 本文研究主要内容  14-16
2 点衍射干涉仪的类别及分析  16-24
  2.1 点衍射干涉仪的基本原理  16-17
  2.2 镀膜小孔点衍射干涉仪  17-19
  2.3 光纤点衍射干涉仪  19-22
    2.3.1 单光纤点衍射干涉仪  19-21
    2.3.2 双光纤点衍射干涉仪  21-22
  2.4 光栅点衍射干涉仪  22-23
  2.5 本章小结  23-24
3 镀膜小孔点衍射干涉仪误差来源及分析  24-35
  3.1 移相算法分析  24-26
    3.1.1 移相干涉术  24-25
    3.1.2 移相算法对误差的抑制  25-26
  3.2 测量光与参考光不重合产生的误差  26-30
  3.3 激光光源不稳定引起的测量误差  30
  3.4 PZT移相不均匀引发的误差  30-31
  3.5 CCD探测器引起的误差  31-33
  3.6 环境扰动引起的误差  33-34
  3.7 本章小结  34-35
4 小孔衍射板的制作与参数测量  35-44
  4.1 小孔衍射板薄膜的镀制  35-37
  4.2 小孔的光刻及刻蚀  37-40
    4.2.1 光刻工艺过程  37-39
    4.2.2 小孔区域的刻蚀  39-40
  4.3 小孔参数的测量  40-43
    4.3.1 Wyko NT9100轮廓仪测量原理  40-42
    4.3.2 小孔直径和形貌的测量  42-43
  4.4 本章小结  43-44
5 点衍射干涉测量系统实验及测量  44-60
  5.1 镀膜小孔点衍射干涉仪实验装置方案设计  44-45
  5.2 整体实验系统  45-46
  5.3 重要组件的选取及调节  46-51
    5.3.1 激光器  46-47
    5.3.2 小孔衍射板及其调节系统  47-49
    5.3.3 干涉图采集系统  49-51
  5.4 实验及其测量结果  51-52
  5.5 小孔衍射球面波质量的测量  52-58
    5.5.1 夏克哈特曼波前传感器基本原理  52-53
    5.5.2 总体方案设计及实验系统  53-54
    5.5.3 衍射球面波的测量及分析  54-56
    5.5.4 Zygo干涉仪对系统误差的标定  56
    5.5.5 系统误差的实验测量  56-58
  5.6 本章小结  58-60
6 结论及展望  60-62
  6.1 本文工作的总结  60
  6.2 不足和展望  60-62
致谢  62-63
参考文献  63-67
攻读硕士学位期间发表的论文情况  67

镀膜小孔点衍射干涉仪的设计与调试

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