光栅剪切波像差检测干涉仪及其检测方法技术

一种光栅剪切波像差检测干涉仪，包括光源、聚焦镜、滤波小孔、二维光栅、光栅位移台、光阑板、光阑对准位移台和二维光电传感器。本发明专利技术检测待测光学系统的波像差，当待测光学系统经过光源照射，其波前经过光栅分离和剪切产生干涉图，将多个衍射级次在不同方向上剪切干涉产生的差分信息进行波前重建，得到系统误差相关量，进而得到影响光栅剪切干涉仪波像差检测精度的主要系统误差项的相关参数：不同级次衍射光的汇聚点间距和探测器倾斜角度，从而消除波像差检测中的几何光程误差和探测器倾斜误差，提高波前重建的精度和波像差检测的准确度。本发明专利技术进行待测光学系统的波像差检测，消除检测中的系统误差，提高检测准确度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种光栅剪切波像差检测干涉仪，包括光源、聚焦镜、滤波小孔、二维光栅、光栅位移台、光阑板、光阑对准位移台和二维光电传感器。本专利技术检测待测光学系统的波像差，当待测光学系统经过光源照射，其波前经过光栅分离和剪切产生干涉图，将多个衍射级次在不同方向上剪切干涉产生的差分信息进行波前重建，得到系统误差相关量，进而得到影响光栅剪切干涉仪波像差检测精度的主要系统误差项的相关参数：不同级次衍射光的汇聚点间距和探测器倾斜角度，从而消除波像差检测中的几何光程误差和探测器倾斜误差，提高波前重建的精度和波像差检测的准确度。本专利技术进行待测光学系统的波像差检测，消除检测中的系统误差，提高检测准确度。【专利说明】
本专利技术涉及光栅剪切干涉仪，特别是一种。
技术介绍
光栅剪切干涉仪是一种重要的波前传感器形式，具有结构简单、不需要单独的参考波面、易实现共光路干涉、抗环境干扰等优点。光栅剪切干涉仪中存在几何光程误差、光栅衍射误差、光栅位置偏移以及探测器倾斜等系统误差，影响波像差检测精度；特别是对于高精度光学系统波像差检测的应用，待测光学系统具有一定数值孔径(NA)，系统的准直难度和系统误差随数值孔径增大，待测光学系统的波像差本身只有几个nm RMS，有可能远小于上述的系统误差，消除系统误差是光栅剪切干涉仪应用于高精度光学系统波像差检测的前提。 在光栅剪切干涉仪波像差检测中，不同级次衍射光的汇聚点间距产生额外的几何光程误差以及探测器的倾斜误差影响差分波前中的像散、离焦等，进而影响重建波前的慧差、球差、三波差等像差的检测精度。目前，采用点衍射干涉技术(参见在先技术 I,Seima Kato, Chidane Ouchi,Masanobu Hasegawa, et al, “Comparison of EUVinterferometry methods in EUVA Project^ , Proc.0f SPIE Vol.575102005)和追迹条纹密度进行探测器准直的方法(参见在先技术2，Ryan Miyakawa, Patrick Naulleau, andKen Goldberg,“Analysis of systematic errors in lateral shearing interferometryfor EUV optical testing”.Proc.0f SPIE Vol.727202009SPIE)，消除光栅剪切干涉波像差检测中的几何光程误差及探测器倾斜误差。通过设定光栅周期以及光栅-探测器二者间距，使用公式预先计算等方法消除几何光程误差(参见在先技术3，RyanMiyakawa, Patrick Naulleau, “Lateral Shearing Interferometry for High-resolut1nEUV Optical Testing”，Proc.0f SPIE Vol.796902011SPIE)。在关于焦平面共轭的Talbot距离处进行两次测量，将两次测量的差分波前进行相应的处理，从而消除波像差检测中的系统误差(参见在先技术 4，Katsura Otaki, Naoki Kohara, Katsumi Sugisaki, etal, “Ultra high-precis1n wavefront metrology using EUV low brightnesssource", i2013Fringe)。上述方法虽然在一定程度上可以提高波像差检测精度，但需要采用辅助手段消除探测器倾斜误差，或根据预先测量相应数据进行理论计算的方法，从实验得到的数据中减去理论上的系统误差，仍未根据实际实验条件消除系统误差，残余的几何光程误差和探测器倾斜误差较大，或需要多次测量，增加了人为误差等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述在先技术的不足，提供一种。本专利技术根据实际的实验情况消除光栅剪切干涉仪中的几何光程误差和探测器倾斜误差，实现光学系统波像差高精度检测。 本专利技术的技术解决方案如下， 一种光栅剪切波像差检测干涉仪，包括光源，沿该光源光束传播方向依次是聚焦镜、滤波小孔、二维光栅、光栅位移台、光阑板、光阑对准位移台和二维光电传感器；所述的二维光栅置于光栅位移台上，所述的光阑板置于光阑对准位移台上；所述的滤波小孔置于聚焦镜的后焦点上，并置于待测光学系统的物方待测视场点上，待测光学系统置于所述的滤波小孔和二维光栅之间，所述的光阑板置于待测光学系统的后焦面上，所述的二维光电传感器置于所述的待测光学系统的像平面上； 所述的滤波小孔是直径小于待测光学系统物方分辨率的通光圆孔，其直径小于 0.5 λ /ΝΑο，其中NAo是待测光学系统的物方数值孔径； 所述的二维光栅是Χ、Υ方向光栅周期相同的二维光栅，周期T由剪切率S、光源的输出光的波长λ、待测光学系统像方数值孔径NA、二维光电传感器的直径D和干涉条纹数目m按下式确定， 【权利要求】1.一种光栅剪切波像差检测干涉仪，其特征在于，包括光源(I)，沿该光源(I)光束传播方向依次是聚焦镜(2)、滤波小孔(3)、二维光栅(5)、光栅位移台(6)、光阑板(7)、光阑对准位移台(8)和二维光电传感器(9);所述的二维光栅(5)置于光栅位移台(6)上，所述的光阑板(7)置于光阑对准位移台(8)上；待测光学系统(4)置于所述的滤波小孔(3)和二维光栅(5)之间，所述的滤波小孔(3)的中心与所述的聚焦镜(2)的后焦点及待测光学系统(4)的物方待测视场点重合；所述的光阑板(7)位于待测光学系统(4)的后焦面上，所述的二维光电传感器(9)位于所述的待测光学系统(4)的像平面上。2.根据权利要求1所述的光栅剪切波像差检测干涉仪，其特征在于，所述的滤波小孔(3)是直径小于待测光学系统(4)物方分辨率的通光圆孔，该通光圆孔的直径小于0.5λ/ΝΑο，其中NAo是待测光学系统(4)的物方数值孔径。3.根据权利要求1所述的光栅剪切波像差检测干涉仪，其特征在于，所述的二维光栅(5)是Χ、Υ方向光栅周期相同的二维光栅，光栅周期T的计算公式如下:式中，S为剪切率、λ为光源(I)的输出光的波长、NA为待测光学系统(4)的像方数值孔径、D为二维光电传感器(9)的直径，m为干涉条纹数目。4.根据权利要求1所述的光栅剪切波像差检测干涉仪，其特征在于，所述的光阑板(7)由完全相同的四个光阑组成，沿Y轴方向间距相等的依次为第一方形光阑(701)、第二方形光阑(702)和第三方形光阑(703)，沿X轴方向在所述的第二方形光阑(702)的右边等间距的第四方形光阑(704)。5.根据权利要求1所述的光栅剪切波像差检测干涉仪，其特征在于，所述的光阑对准位移台(8)是XYZ三维位移台。6.根据权利要求1所述的光栅剪切波像差检测干涉仪，其特征在于，所述的二维光电传感器(9)是(XD、CMOS、或二维光电探测器阵列。7.一种利用权利要求1所述的光栅剪切波像差检测干涉仪进行波像差检测的方法，其特征在于，该方法包含下列步骤: ①根据待测光学系统⑷的物方数值孔径NAo，选择滤波小孔(3)，其直径小于0.5入/NAo ； ②根据待测光学系统(4)的像方数值孔径NA，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光栅剪切波像差检测干涉仪，其特征在于，包括光源(1)，沿该光源(1)光束传播方向依次是聚焦镜(2)、滤波小孔(3)、二维光栅(5)、光栅位移台(6)、光阑板(7)、光阑对准位移台(8)和二维光电传感器(9)；所述的二维光栅(5)置于光栅位移台(6)上，所述的光阑板(7)置于光阑对准位移台(8)上；待测光学系统(4)置于所述的滤波小孔(3)和二维光栅(5)之间，所述的滤波小孔(3)的中心与所述的聚焦镜(2)的后焦点及待测光学系统(4)的物方待测视场点重合；所述的光阑板(7)位于待测光学系统(4)的后焦面上，所述的二维光电传感器(9)位于所述的待测光学系统(4)的像平面上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，唐锋，王向朝，戴凤钊，吴飞斌，李永，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31