发明名称 近场光点大小量测系统与方法
摘要 本发明提出一种近场光点大小量测系统与方法,用以量测一待测系统的聚焦光点大小,上述系统包括第一半球形透镜、第一物镜、成像镜及光点大小量测元件。待测系统将雷射光束聚焦于第二半球形透镜之底部平面,而第一半球形透镜将雷射光束自第二半球形透镜耦合至第一半球形透镜,第一物镜将雷射光束自第一半球形透镜引导至成像镜,成像镜用以将雷射光束聚焦于光点大小量测元件,光点大小量测元件量测雷射光束聚焦于光点大小量测元件的光点大小,第一及第二半球形透镜的折射率皆大于1且彼此的底部平面之间处于近场距离。
申请公布号 TWI290615 申请公布日期 2007.12.01
申请号 TW095134556 申请日期 2006.09.19
申请人 财团法人工业技术研究院 发明人 杨磊明;李昆圳;张启伸;黄海若
分类号 G01B11/08(2006.01);G02B27/42(2006.01) 主分类号 G01B11/08(2006.01)
代理机构 代理人 詹铭文 台北市中正区罗斯福路2段100号7楼之1;萧锡清 台北市中正区罗斯福路2段100号7楼之1
主权项 1.一种近场光点大小量测系统,用以量测一待测系 统的聚焦光点大小,包括: 一第一半球形透镜; 一第一物镜; 一成像镜;以及 一光点大小量测元件; 其中该待测系统将一雷射光束聚焦于一第二半球 形透镜之底部平面,该第一半球形透镜将该雷射光 束自该第二半球形透镜耦合至该第一半球形透镜, 该第一物镜将该雷射光束自该第一半球形透镜引 导至该成像镜,该成像镜用以将该雷射光束聚焦于 该光点大小量测元件,该光点大小量测元件量测该 雷射光束聚焦于该光点大小量测元件的光点大小, 该第一及该第二半球形透镜的折射率皆大于1,而 且彼此的底部平面之间处于近场距离。 2.如申请专利范围第1项所述之近场光点大小量测 系统,其中该待测系统除了该第二半球形透镜之外 更包括一第二物镜,该雷射光束来自一雷射二极体 并经由一准直镜而平行化,该第二物镜将来自该准 直镜的该雷射光束聚焦于该第二半球形透镜之底 部平面。 3.如申请专利范围第2项所述之近场光点大小量测 系统,其中该待测系统的有效数値孔径小于或等于 该近场光点大小量测系统的有效数値孔径,该待测 系统的有效数値孔径为该第二半球形透镜的折射 率与该第二物镜的数値孔径的乘积,该近场光点大 小量测系统的有效数値孔径为该第一半球形透镜 的折射率与该第一物镜的数値孔径的乘积。 4.如申请专利范围第3项所述之近场光点大小量测 系统,其中该待测系统的有效数値孔径大于或等于 1.7。 5.如申请专利范围第1项所述之近场光点大小量测 系统,其中该第一及该第二半球形透镜的底部平面 的间距小于或等于100奈米。 6.如申请专利范围第1项所述之近场光点大小量测 系统,其中该第一及该第二半球形透镜皆为固态浸 没式透镜,且其折射率皆约为2。 7.如申请专利范围第1项所述之近场光点大小量测 系统,其中该成像镜为有效数値孔径小于或等于0.2 的非球面镜。 8.如申请专利范围第1项所述之近场光点大小量测 系统,其中该光点大小量测元件包括一电荷耦合元 件,该光点大小量测元件量测该雷射光束聚焦于该 电荷耦合元件的光点大小。 9.如申请专利范围第1项所述之近场光点大小量测 系统,其中该光点大小量测元件量测的光点大小为 半极大値完全宽度。 10.一种近场光点大小量测方法,包括: (a)使一已知系统将一雷射光束聚焦于一第三半球 形透镜之底部平面; (b)使用一油镜显微镜量测该第三半球形透镜之底 部平面的聚焦光点大小; (c)提供一量测系统,该量测系统包括一第一半球形 透镜、一第一物镜、一成像镜、以及一光点大小 量测元件,该第一物镜用以将该雷射光束自该第一 半球形透镜引导至该成像镜,该成像镜用以将该雷 射光束聚焦于该光点大小量测元件,该光点大小量 测元件用以量测该雷射光束聚焦于该光点大小量 测元件的光点大小; (d)安排该已知系统与该量测系统的位置,使该第三 半球形透镜与该第一半球形透镜的底部平面之间 处于近场距离,量测该雷射光束聚焦于该光点大小 量测元件的光点大小; (e)使一待测系统将该雷射光束聚焦于一第二半球 形透镜之底部平面,安排该待测系统与该量测系统 的位置,使该第二半球形透镜与该第一半球形透镜 的底部平面之间处于近场距离,量测该雷射光束聚 焦于该光点大小量测元件的光点大小,其中该第一 、该第二及该第三半球形透镜的折射率皆大于1; 以及 (f)根据步骤(b)、(d)、(e)所量测的光点大小,计算该 雷射光束聚焦于该第二半球形透镜之底部平面的 光点大小。 11.如申请专利范围第10项所述之近场光点大小量 测方法,其中该雷射光束聚焦于该第二半球形透镜 之底部平面的光点大小可依以下公式计算: ds=((no/ns)*(ds'/do'))*do, 其中ds为该雷射光束聚焦于该第二半球形透镜之 底部平面的光点大小,no为该第三半球形透镜的折 射率,ns为该第二半球形透镜的折射率,ds'为步骤(e) 所量测的光点大小,do'为步骤(d)所量测的光点大小 ,do为步骤(b)所量测的光点大小。 12.如申请专利范围第10项所述之近场光点大小量 测方法,其中该雷射光束来自一雷射二极体并经由 一准直镜而平行化;该已知系统除了该第三半球形 透镜之外,更包括一第三物镜,该第三物镜将来自 该准直镜的该雷射光束聚焦于该第三半球形透镜 之底部平面;该待测系统除了该第二半球形透镜之 外,更包括一第二物镜,该第二物镜将来自该准直 镜的该雷射光束聚焦于该第二半球形透镜之底部 平面。 13.如申请专利范围第12项所述之近场光点大小量 测方法,其中该已知系统的有效数値孔径小于该待 测系统的有效数値孔径,而且该待测系统的有效数 値孔径小于或等于该近场光点大小量测系统的有 效数値孔径,该已知系统的有效数値孔径为该第三 半球形透镜的折射率与该第三物镜的数値孔径的 乘积,该待测系统的有效数値孔径为该第二半球形 透镜的折射率与该第二物镜的数値孔径的乘积,该 近场光点大小量测系统的有效数値孔径为该第一 半球形透镜的折射率与该第一物镜的数値孔径的 乘积。 14.如申请专利范围第13项所述之近场光点大小量 测方法,其中该已知系统的有效数値孔径大于1而 且小于或等于1.3,该待测系统的有效数値孔径大于 或等于1.7。 15.如申请专利范围第10项所述之近场光点大小量 测方法,其中在步骤(d)该第一及该第三半球形透镜 的底部平面的间距小于或等于100奈米,在步骤(e)该 第一及该第二半球形透镜的底部平面的间距小于 或等于100奈米。 16.如申请专利范围第10项所述之近场光点大小量 测方法,其中该第一、该第二及该第三半球形透镜 皆为固态浸没式透镜,且其折射率皆约为2。 17.如申请专利范围第10项所述之近场光点大小量 测方法,其中该成像镜为有效数値孔径小于或等于 0.2的非球面镜。 18.如申请专利范围第10项所述之近场光点大小量 测方法,其中该光点大小量测元件包括一电荷耦合 元件,该光点大小量测元件量测该雷射光束聚焦于 该电荷耦合元件的光点大小。 19.如申请专利范围第10项所述之近场光点大小量 测方法,其中步骤(b)、(d)、(e)、(f)中的光点大小皆 为半极大値完全宽度。 图式简单说明: 图1为本发明之一实施例中的近场光点大小量测系 统及待测系统的示意图。 图2为图1所绘示之实施例中的已知系统及油镜显 微镜的示意图。 图3为图1所绘示之实施例中的近场光点大小量测 方法流程图。 图4为图1中之近场光点大小量测系统及图2中之已 知系统的示意图。
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