激光双焦干涉球面轮廓仪

摘要

一种激光双焦干涉球面轮廓仪,共特征是设有双焦透镜组4和五维扫描工作台6。同现有技术比较,其优点是仪器抗干扰能力强,适用范围广,检测精度高,如能对各种反射率的球面微观轮廓和平面微观轮廓进行精密检测,纵向分辨率为0.1nm,横向分辨率为1μm。

主权项

1.一种激光双焦干涉球面轮廓仪，包括光学系统，扫描工作台，计算机数据采集处理装置，其特征在于：该轮廓仪由激光器(S)、1/2玻片(B)、扩束准直器(1)、反射镜(2)(9)、分束棱镜(3)、双焦透镜组(4)、显微物镜(5)、扫描工作台(6)、分束镜(7)(8)、1/4玻片(B′)、检偏器(P1P2)(P3)、物镜(C1)(C2)(C3)、观察屏(M)、光电探测器(D2)(D3)、前置放大器(F2)(F3)、A/D变换器(G)，计算机(J)、驱动器(T1)(T2)构成，激光器(S)发出的激光经1/2玻片(B)、扩束准直器(1)、反射镜(2)后成为通光口径为Φ8mm的线偏振光，通过双焦透镜组(4)被分为偏振方向成正交的寻常光线O光和异常光线E光，且分别聚焦在光轴的不同位置上，作为测量光束的O光由显微物镜(5)会聚在被测球面(Q)上，作为参考光束的E光由显微物镜(5)会聚在被测球面的球心处；O光和E光经被测表面反射后返回，通过分束棱镜(3)、分束镜(7)分成两路，一路经检偏器(P1)、物镜(C1)后在观察屏(M)上形成干涉条纹，另一路经1/4玻片(B′)及光轴正交的检偏器(P2)(P3)形成相位差π的两组干涉条纹，分别经过物镜(C2)(C3)后被光电探测器(D2)(D3)转换为电信号，电信号经前置放大器(F2)(F3)、A/D变换器(G)送入计算机进行电子共模抑制处理；工作台(6)是具有三维移动和二维转动的扫描工作台，被测球面(Q)的球心和工作台扫描转轴与光轴交点三者必须重合，计算机(J)按照预先设定的指令分别通过驱动器(T1)(T2)和相应的步进马达带动工作台扫描转轴和检偏器(P2)(P3)运动，被测球面上各点的轮廓高度依据公式$\mathrm{\Delta h}=\frac{\mathrm{\lambda \Delta V}}{4\pi (V_1+V_2)}$ 由计算机显示并输出，式中Δh为表面轮廓高度，V1、V2分别为两路光电信号的幅值，ΔV＝V1-V2，λ为波长。