用于光学计量的高亮度照明源制造技术

本发明专利技术涉及一种照明源，其可包含两个或更多个输入光源、集光器，及光束均匀器、散斑减少器或任何数目个输出光纤的任何组合，以提供所选择的照明光展量(etendue)。所述集光器可包含一或多个透镜以将来自所述两个或更多个输入光源的照明组合成照明光束，其中来自所述两个或更多个输入光源的所述照明占据所述集光器的输入孔径的不同部分。所述光束均匀器可包含用于接收所述照明光束的第一非圆形核心光纤、第二非圆形核心光纤，及用于将所述照明光束的远场分布从所述第一非圆形核心光纤中继到所述第二非圆形核心光纤的输入面的一或多个耦合透镜，以提供具有均匀近场及远场分布的输出光。输出光。输出光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光学计量的高亮度照明源
[0001]相关申请案的交叉参考
[0002]本申请案根据35 U.S.C.
§
119(e)主张名叫阿姆农
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马纳森(Amnon Manassen)、安迪
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希尔(Andy Hill)、奥哈德
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巴查尔(Ohad Bachar)及阿维
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阿布拉莫夫(Avi Abramov)的专利技术者在2019年4月19日申请的名称为“用于叠加计量的高亮度照明系统(HIGH BRIGHTNESS ILLUMINATION SYSTEM FOR OVERLAY METROLOGY)”的第62/836,254号美国临时申请案的权利，所述申请案的全文是以引用的方式并入本文中。


[0003]本公开大体上涉及用于光学计量系统的照明源，且更特定来说，本专利技术涉及基于多个同调输入光束的高亮度照明源。

技术介绍

[0004]照明源亮度或辐射率与来自源的每立体角辐射功率及源的空间范围有关。在给定光学系统中，与通过系统所捕获及引导的光相关联的有效源亮度控制可作为输出提供的光的强度。因此，在光学计量学的上下文中，照明源亮度限制样品上的光的强度且因此限制给定敏感度处的可能测量通量。因此，提高照明源的亮度可实现提高取样率、每测量提高敏感度或两者的组合。然而，必须权衡提高源亮度的方法与成本、系统复杂性及系统可靠性增加。因此，期望开发用于提供高效高亮度照明的系统及方法。

技术实现思路

[0005]根据本公开的一或多个说明性实施例，公开一种照明源。在一个说明性实施例中，所述照明源包含两个或更多个输入光源。在另一说明性实施例中，所述照明源包含集光器，其包含一或多个透镜以将来自所述两个或更多个输入光源的照明组合成照明光束，其中来自所述两个或更多个输入光源的所述照明占据所述集光器的输入孔径的不同部分。在另一说明性实施例中，所述照明源包含光束均匀器。在一个说明性实施例中，所述光束均匀器包含第一非圆形核心光纤以接收所述照明光束。在另一说明性实施例中，所述光束均匀器包含第二非圆形核心光纤。在另一说明性实施例中，所述光束均匀器包含一或多个耦合透镜以将所述照明光束的远场分布从所述第一非圆形核心光纤中继到所述第二非圆形核心光纤的输入面，其中来自所述第二非圆形核心光纤的所述照明光束的近场输出分布及远场输出分布在所选择的容限内是均匀的。
[0006]根据本公开的一或多个说明性实施例，公开一种照明源。在一个说明性实施例中，所述照明源包含两个或更多个输入光源。在另一说明性实施例中，所述照明源包含集光器，其包含一或多个透镜以将来自所述两个或更多个输入光源的照明组合成照明光束，其中来自所述两个或更多个输入光源的所述照明占据所述集光器的输入孔径的不同部分。在另一说明性实施例中，所述照明源包含具有不同光展量的两个或更多个输出光纤。在另一说明性实施例中，所述照明源包含光纤耦合器，其经配置以将所述照明光束选择性耦合到所述
两个或更多个输出光纤的所选择的输出光纤中以按所选择的光展量提供所述照明光束。
[0007]根据本公开的一或多个说明性实施例，公开一种计量系统。在一个说明性实施例中，所述计量系统包含两个或更多个输入光源。在另一说明性实施例中，所述计量系统包含集光器，其包含一或多个透镜以将来自所述两个或更多个输入光源的照明组合成照明光束，其中来自所述两个或更多个输入光源的所述照明占据所述集光器的输入孔径的不同部分。在另一说明性实施例中，所述计量系统包含一或多个照明光学器件以将所述照明光束引导到样品。在另一说明性实施例中，所述计量系统包含一或多个集光光学器件以将由所述样品响应于所述照明光束而发射的辐射引导到检测器。
[0008]根据本公开的一或多个说明性实施例，公开一种光束均匀器。在一个说明性实施例中，所述光束均匀器包含第一非圆形核心光纤以接收照明光束。在另一说明性实施例中，所述光束均匀器包含第二非圆形核心光纤。在另一说明性实施例中，所述光束均匀器包含一或多个耦合透镜以将所述照明光束的远场分布从所述第一非圆形核心光纤中继到所述第二非圆形核心光纤的输入面，其中来自所述第二非圆形核心光纤的所述照明光束的近场输出分布及远场输出分布在所选择的容限内是均匀的。
[0009]应理解，以上一般描述及以下详细描述两者仅供示范及说明且未必限制本专利技术。并入本说明书中且构成本说明书的一部分的附图说明本专利技术的实施例且与一般描述一起用于解释本专利技术的原理。
附图说明
[0010]所属领域的技术人员可通过参考附图来更好地理解本公开的许多优点，其中：
[0011]图1是根据本公开的一或多个实施例的高亮度照明系统的框图；
[0012]图2是根据本公开的一或多个实施例的照明源的概念图，照明源包含集光器以将来自两个或更多个输入光源的输入光组合成单个源照明光束；
[0013]图3是根据本公开的一或多个实施例的光束均匀器的概念图；
[0014]图4A是根据本公开的一或多个实施例的具有正方形核心的非圆形核心光纤的横截面图；
[0015]图4B是根据本公开的一或多个实施例的具有六边形核心的非圆形核心光纤的横截面图；
[0016]图5A是根据本公开的一或多个实施例的包含可移动扩散器的散斑减少器的概念图；
[0017]图5B是根据本公开的一或多个实施例的散斑减少器的概念图，散斑减少器包含可控反射镜以将源照明光束定位于光纤的输入面上的各个位置处；
[0018]图5C是根据本公开的一或多个实施例的通过将源照明光束104选择性引导到第一所选择的光纤中以提供所选择的系统光展量的光展量切换的概念图；
[0019]图5D是根据本公开的一或多个实施例的通过将源照明光束104选择性引导到第二所选择的光纤中以提供所选择的系统光展量的光展量切换的概念图；
[0020]图6是根据本公开的一或多个实施例的一或多个滤波器的概念图；
[0021]图7是根据本公开的一或多个实施例的经配置以提供高亮度同调照明的照明系统的概念图；及
[0022]图8是根据本公开的一或多个实施例的包含高亮度照明系统的光学计量工具的概念图。
具体实施方式
[0023]现将详细参考附图中所说明的公开标的物。已相对于某些实施例及其特定特征特别展示及描述本公开。本文中所陈述的实施例被视作说明而非限制。所属领域的一般加护人员应易于明白，可在不背离本公开的精神及范围的情况下对形式及细节进行各种改变及修改。
[0024]本公开的实施例涉及用于通过将多个同调照明源组合成单个输出分布来提供高亮度照明的系统及方法。本公开的额外实施例涉及将经组合输出分布提供到所选择的光展量中，使得经组合源可与光学系统(例如(但不限于)光学计量系统)兼容。此外，尽管已认识到光学计量及光学检验可为例如半导体制造及计量的领域中的技术术语，但术语光学计量及光学计量工具在本文中用于大体上描述适合于(但不限于)样品特征化及缺陷检验的任何光学系统。
[0025]照明本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种照明源，其包括：两个或更多个输入光源；及集光器，其包含一或多个透镜以将来自所述两个或更多个输入光源的照明组合成照明光束，其中来自所述两个或更多个输入光源的所述照明占据所述集光器的输入孔径的不同部分；及光束均匀器，其包括：第一非圆形核心光纤，其中所述第一光纤接收所述照明光束；第二非圆形核心光纤；及一或多个耦合透镜，其用于将所述照明光束的远场分布从所述第一非圆形核心光纤中继到所述第二非圆形核心光纤的输入面，其中来自所述第二非圆形核心光纤的所述照明光束的近场输出分布及远场输出分布在所选择的容限内是均匀的。2.根据权利要求1所述的照明源，其中所述集光器将来自所述两个或更多个输入光源的所述光组合成共同光展量。3.根据权利要求1所述的照明源，其进一步包括：两个或更多个准直透镜，其用于准直来自所述两个或更多个输入光源的所述光，其中所述集光器从所述两个或更多个准直透镜接收来自所述两个或更多个输入光源的所述光。4.根据权利要求1所述的照明源，其中所述第一非圆形核心光纤或所述第二非圆形核心光纤中的至少一者的核心具有正六边形、矩形或正方形的形状。5.根据权利要求1所述的照明源，其进一步包括：两个或更多个输出光纤，其具有不同光展量；及光纤耦合器，其经配置以将所述照明光束选择性耦合到所述两个或更多个输出光纤的所选择的输出光纤中，以在所选择的光展量中提供所述照明光束。6.根据权利要求1所述的照明源，其进一步包括：一或多个额外光束均匀器，其中所述两个或更多个输出光纤包括：所述光束均匀器，及所述一或多个额外光束均匀器。7.根据权利要求1所述的照明源，其中所述两个或更多个输入光源中的至少一者包括：同调光源。8.根据权利要求7所述的照明源，其中所述同调光束包括：激光源。9.根据权利要求7所述的照明源，其中所述激光源包括：超连续激光源。10.根据权利要求7所述的照明源，其进一步包括：散斑减少器，其包含至少一个相变光学元件以在所选择的时帧内产生所述照明光束的多个去相关分布，以减轻所述照明光束中的散斑。11.根据权利要求10所述的照明源，其中所述散斑减少器包括：可移动扩散器。12.根据权利要求10所述的照明源，其中所述散斑减少器包括：可平移反射镜，其经配置以变动所述照明光束在所述第一非圆形核心光纤的输入面上的位置。
13.根据权利要求12所述的照明源，其中所述可平移反射镜使所述照明光束跨所述第一光纤的所述输入面进行过扫描。14.根据权利要求1所述的照明源，其中所述两个或更多个光源中的至少一者包括：非同调光源。15.根据权利要求14所述的照明源，其中所述非同调光源包括：激光持续等离子体源或灯源中的至少一者。16.根据权利要求1所述的照明源，其进一步包括：可调谐光谱滤波器或可调谐强度滤波器中的至少一者。17.一种照明源，其包括：两个或更多个输入光源；及集光器，其包含一或多个透镜以将来自所述两个或更多个输入光源的照明组合成照明光束，其中来自所述两个或更多个输入光源的所述照明占据所述集光器的输入孔径的不同部分；两个或更多个输出光纤，其具有不同光展量；及光纤耦合器，其经配置以将所述照明光束选择性耦合到所述两个或更多个输出光纤的所选择的输出光纤中，以在所选择的光展量中提供所述照明光束。18.根据权利要求17所述的照明源，其中所述两个或更多个输出光纤中的至少一者包括：光束均匀器，其包括：第一非圆形核心光纤，其中所述第一光纤从所述光纤耦合器接收所述照明光束；第二非圆形核心光纤；及一或多个耦合透镜，其用于将所述照明光束的远场分布从所述第一非圆形核心光纤中继到所述第二非圆形核心光纤的输入面，其中来自所述第二非圆形核心光纤的所述照明光束的近场输出分布及远场输出分布在所选择的容限内是均匀的。19.根据权利要求18所述的照明源，其中所述第一非圆形核心光纤及所述第二非圆形核心光纤具有共同核心大小。20.根据权利要求17所述的照明源，其中所述两个或更多个输入光源中的至少一者包括：同调光源。21.根据权利要求20所述的照明源，其中所述同调光源包括：激光源。22.根据权利要求21所述的照明源，其中所述激光源包含：超连续激光源。23.根据权利要求20所述的照明源，其进一步包括：散斑减少器，其包含至少一个相变光学元件以在所选择的时帧内产生所述照明光束的多个去相关分布，以减轻所述照明光束中的散斑。24.根据权利要求23所述的照明源，其中所述散斑减少器包括：可移动扩散器。25.根据权利要求23所述的照明源，其中所述散斑减少器包括：
可平移反射镜，其经配置以变动所述照明光束在所述所选择的输出光纤的输入面上的位置。26.根据权利要求25所述的照明源，其中所述可平移反射镜使所述照明光束跨所述所选择的输出光纤的输入面进行过扫描。27.根据权利要求17所述的照明源，其中所述两个或更多个输入光源中的至少一者包括：非同调光源。28.根据权利要求27所述的照明源，其中所述非同调光源包括：激光持续等离子体源或灯源中的至少一者。29.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：科磊股份有限公司，
类型：发明
国别省市：