一种二自由度外差光栅干涉仪位移测量系统

摘要

一种二自由度外差光栅干涉仪位移测量系统，包括双频激光器、光栅干涉仪、测量光栅、接收器、电子信号处理部件；光栅干涉仪包括偏振分光镜、参考光栅、折光元件；该测量系统基于光栅衍射、光学多普勒效应和光学拍频原理实现位移测量。双频激光器出射的双频激光入射至光栅干涉仪、测量光栅后输出两路光信号至接收器，后至电子信号处理部件。当光栅干涉仪与测量光栅做二自由度线性相对运动时，系统可输出二个线性位移。该测量系统能够实现亚纳米甚至更高分辨率及精度，且能够同时测量二个线性位移。该测量系统具有对环境不敏感、测量精度高、体积小、质量轻等优点，作为光刻机超精密工件台位置测量系统可提升工件台综合性能。

主权项

一种二自由度外差光栅干涉仪位移测量系统，其特征在于：包括双频激光器（1）、光栅干涉仪（2）、测量光栅（3）、两个接收器（4）和电子信号处理部件（5）；光栅干涉仪（2）包括偏振分光镜（21）、参考光栅（22）、第一折光元件和第二折光元件；双频激光器（1）出射双频正交偏振激光经光纤耦合入射至偏振分光镜（21）后分光，透射光为参考光，反射光为测量光；所述参考光入射至参考光栅（22）后产生两束衍射反射参考光，两束参考光经第一折光元件后偏转形成两束平行参考光，两束平行参考光回射至偏振分光镜（21）后透射；所述测量光入射至测量光栅（3）后产生两束衍射反射测量光，两束测量光经第二折光元件后偏转形成两束平行测量光，两束平行测量光回射至偏振分光镜（21）后反射；其中的一束透射参考光和一束反射测量光重合形成一路测量光信号，另一束透射参考光和另一束反射测量光重合形成另一路测量光信号，两路测量光信号分别经光纤传输至两个接收器（4）进行处理分别形成两路测量电信号，两路测量电信号输入至电子信号处理部件（5）进行处理；双频激光器（1）同时也输出一束参考电信号至电子信号处理部件（5）；当测量光栅（3）相对于光栅干涉仪（2）做水平向和垂向两个自由度的线性运动时，电子信号处理部件（5）将输出二自由度线性位移。