阵列垂直腔面发射激光器共焦显微系统

摘要

本发明公开了属于表面形貌测量技术领域的一种阵列垂直腔面发射激光器共焦显微系统。包括光源、测量和信号处理三个部分组成，光源部分是一个垂直腔面发射激光器阵列，实现对工件表面相对应各测点的特征提取，信号处理部分由光学信号的接收器件和工控计算机组成；测量部分包括扩束准直透镜，分光镜和一个长筒显微物镜。系统以光学扫描方法部分取代了传统仪器中工作台的机械式扫描，从而减少振动等带来的干扰并显著提高测量速度。通过增加垂直腔面发射激光器线性调频、相位检测手段，可实现绝对距离测量以增大仪器的测量范围。该系统广泛应用于各种自由曲面、微机械MEMS器件、微电子掩膜板、生物芯片等微观精密表面的测量。

主权项

1.一种阵列式垂直腔面发射激光器共焦显微系统，所述垂直腔面发射激光器共焦显微系统包括光源、测量和信号处理三个部分，其特征在于：所述光源部分，是一个垂直腔面发射激光器阵列，其驱动电源为直流电源驱动、开关控制逐一驱动，或线性调频电源，前二者用于实现传统共焦系统的测量；所述驱动电源用于通过对垂直腔面发射激光器进行线性调频，实现绝对距离测量以增大仪器的测量范围；其垂直腔面发射激光器阵列光源可逐一发光或者同时发光；所述信号处理部分包括：一个光学信号的接收器件，用于进行多点同时探测或进行单点探测；工控计算机，具有信号采集、分析以及显示的功能，用于对上述CCD器件接收的信号进行处理，同时也具有D/A输出，用于驱动显微镜物镜的显微镜物镜驱动装置，获得共焦测量的光强最大点以实现共焦测量；在多点探测时对垂直腔面发射激光器阵列进行控制，达到使之逐一发光的目的。所述测量部分包括：一个扩束准直透镜，用于对垂直腔面发射激光器阵列输出的光束进行扩束和准直，使得光束能够在系统光学元件范围内传输；一个分光镜，用于将待测样品的上反射和散射的光束反射到测量系统中；一个长筒显微物镜，包括显微镜物镜及显微镜物镜驱动装置，用于将垂直腔面发射激光器阵列的输出光束会聚在待测样品上，同时用于层析扫描；所述阵列针孔，一个位于垂直腔面发射激光器阵列输出光端，用于光源滤波；另一个位于探测器件CCD器件的前端，用于形成共焦测量；一个会聚接收透镜，用于将待测样品的上反射和散射的光束会聚到阵列针孔上；所述阵列式垂直腔面发射激光器共焦显微系统的具体结构是，在垂直腔面发射激光器阵列(1)下面固定阵列针孔(2)，按光路布置，在阵列针孔(2)和显微物镜(5)之间的光轴上从上至下放置扩束准直透镜(3)和分光镜(4)，待测样品(6)放在显微物镜(5)的载物台上，显微镜物镜的驱动装置(10)和显微物镜(5)固定在一起；在垂直于光轴的分光镜(4)的折射光光轴上，在分光镜(4)左面依次放置会聚透镜(7)、阵列针孔(8)和CCD器件(9)；工控计算机(11)通过信号线分别和垂直腔面发射激光器阵列(1)、CCD器件(9)、显微镜物镜的驱动装置(10)和待测样品(6)连接。