1 苏州科技大学 物理科学与技术学院, 江苏 苏州 215009
2 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
3 苏州慧利仪器有限责任公司 江苏 苏州 215123
为了实现双面抛光晶圆总厚度变化(TTV)和变形程度中弯曲度(Bow)和翘曲度(Warp)的测量，提出了一种干涉测量方法。采用两个带有标准镜的菲索式相移干涉仪对晶圆正反面同时进行测量，将测量所得晶圆正反面形貌与未放置晶圆时两个干涉仪的空腔形貌进行组合运算，可得到不受标准镜误差影响的双面抛光晶圆的表面相关参数。在组合运算中，由于两个标准镜未精确对准会产生映射误差，影响相关参数的测量结果。针对这一问题，在晶圆测量之前，将三点定位装置固定在两个标准镜之间，基于三点定圆定理不断调整两个标准镜的位置，可使映射误差极小，进而减小映射误差对测量结果的影响。实验结果表明，50 mm晶圆横向和纵向的映射误差分别为21.592 μm和37.480 μm，TTV、弯曲度和翘曲度分别为0.198 μm、−0.326 μm和1.423 μm。为了进一步验证调整方法的有效性，采用单个干涉仪对晶圆进行翻转测量，由测量结果可知晶圆的TTV、弯曲度和翘曲度分别为0.208 μm、−0.326 μm和1.415 μm。所提干涉法在调整好两个标准镜的位置后，可以方便快速的用于大批量大尺寸晶圆的测量，提高了晶圆的检测效率，同时具有较高的测量精度。
干涉测量 双面抛光晶圆 误差分析 总厚度变化 翘曲度 弯曲度 interferometry double-sided polished wafer error analysis TTV bow warp
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093
2 苏州慧利仪器有限责任公司，江苏 苏州 215123
3 苏州科技大学 物理科学与技术学院，江苏 苏州 215009
提出通过离轴照明系统抑制相干噪声的方案,设计了一种具有抑制相干噪声能力的照明系统。通过Zemax的非序列模式对照明系统进行仿真，得到了厚度为90 μm的离轴环形光斑，验证了此照明系统对相干噪声的抑制能力。将其作为19.05 mm（3/4英寸）Fizeau干涉仪的光源，设置对比实验，光源波长为632 nm，设置圆形噪点尺寸为120 μm~500 μm和尺寸为100 μm×350 μm的划痕。对设计的照明系统进行误差分析，优化照明系统成像质量，调整干涉系统参数，最终在照明光环宽度为42 μm、干涉腔长为15 mm情况下，干涉条纹的对比度提升至97.60%。
干涉测量 相干噪声 照明仿真 条纹对比度 interferometry coherent noise illumination simulation streak contrast
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 苏州慧利仪器有限责任公司, 江苏 苏州 215123
3 中国计量科学研究院, 北京 100029
相移干涉技术由于其测量精度高的特点被广泛应用于波面检测干涉仪中。相移误差为测量过程中主要误差来源。基于一种自调谐相移干涉算法, 研究在标定误差和随机相移误差下, 算法的波前相位还原精度。对于标定误差, 算法能精确地求解出实际相移步长, 从而极大地提高了相位还原精度。与经典五步Hariharan算法对比, 仿真结果表明, 该算法的相位还原PV(峰谷)、RMS(均方根)误差响应更低, 其PV误差响应远低于10-3λ(λ为光源中心波长),而Hariharan算法在10-3λ量级。基于自调谐算法在标定误差时的相位求解过程, 扩展该算法以更适用于随机相移误差。在相同20%随机相移误差范围内, 与Hariharan算法计算结果偏差的绝对值接近10-9λ, 能达到较高还原精度。将该自调谐算法运用在干涉仪测量光学元件表面形貌实验中, 实验结果表明, 与Hariharan算法相比, 自调谐算法在仅存在标定误差时, 能较明显地抑制纹波误差, 两者计算面形PV存在偏差。在较小振动环境下, 两种算法计算得到的相位面形分布高度一致。
光学测量 自调谐相移算法 相移误差 误差响应 optical measurement Self-tuning phase-shifting algorithm phase shift error error response
光子学报
2022, 51(11): 1112003
1上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093
在测量多表面平行样品时，多面干涉会影响测量结果。为了能改善多面干涉问题，介绍了等光程干涉仪，并研究了参考镜楔角的最佳补偿方式。在等光程干涉仪中，由于参考镜和分光镜的楔角和倾角的存在，测量结果中会带有回程误差。根据参考镜楔角的不同情况采用了不同的补偿，理论分析并确定了各种补偿的放置方式和补偿量，同时研究了倾角和楔角的大小对于要被遮拦光束高度和像方数值孔径NA的影响。再利用Zemax进行不同补偿方式下的干涉仪仿真，并根据仿真得到的干涉图PV值分析回程误差的大小。分析表明：选用最佳补偿方式，参考镜楔角为1′，回程误差优于0.003个波长。
1 苏州科技大学物理科学与技术学院, 江苏 苏州 215009
2 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
3 苏州慧利仪器有限责任公司, 江苏 苏州 215123
为了实现对离轴椭圆柱面镜面形的高精度检测,提出一种无像差点法和计算全息法相结合的混合式干涉测量方法。针对离轴椭圆柱面镜的特殊面形,将由平面镜与计算全息图(CGH)高度集合而成的标准柱面镜(TC)的出射柱面波作为检测光,并将光轴移至入射一侧的椭圆焦点与离轴椭圆柱面镜中心的连线方向,以减少测量光路的相对口径。再利用椭圆的一对无像差共轭点,实现干涉测量。将离轴椭圆柱面镜作为光轴上具有6个自由度的空间刚体,推导出误差分离矩阵。从波像差理论出发,推算出调整量引起的调整误差的各部分参数,确定了干涉测量方法中的调整量。实验结果表明,该测量方法可以有效地实现离轴椭圆柱面镜形貌的测量,利用误差分离矩阵可以推导出调整误差参数,便于进一步的系统误差分析与校正。
测量 非球面 光学检测 干涉测量 调整误差 光学学报
2021, 41(20): 2012004
山东大学信息科学与工程学院, 山东 青岛 266237
在量子热力学的研究中,量子相干扮演着重要的角色。基于本课题组的研究结果,分别从热力学操作与增强热力学操作间的相干鸿沟猜想及关联催化相干放大猜想两个角度,讨论了能级之间的量子相干在热力学中的奇特行为。首先,通过研究单模热力学操作,进一步发掘了相干转化在划分量子热力学操作中的作用。其次,通过研究关联催化协变操作,发现关联催化在含有相干的量子热力学中存在尚未发掘的作用。研究结果对进一步完善量子热力学第二定律具有重要意义。
量子光学 量子信息理论 量子热力学 能级之间的量子相干 热力学操作 非对称性 催化 中国激光
2021, 48(12): 1212003
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 苏州慧利仪器有限责任公司, 江苏 苏州 215123
3 苏州维纳仪器有限责任公司, 江苏 苏州 215123
4 苏州科技大学数理学院, 江苏 苏州 215009
菲佐激光干涉仪使用的标准球面镜头通常只能在特定波长下使用。提出了一种通过调整镜头内部透镜间隔来改变其工作波长的方法,利用该方法设计了两款可变波长标准球面镜头,口径为19.05 mm,镜头光圈系数分别为5.6和8。镜头在各目标波长下的参考波前质量均满足设计要求,并分析了公差容限以确保镜头具有可实际加工性。根据可变波长标准镜头的装调和工作原理设计了机械结构,并研制出光圈系数为8的实验镜头,测得其透射波前峰谷值在标准632.8 nm激光干涉仪下小于λ/10(λ为入射光的波长),镜头的实际加工误差在容限范围内。使用多波长激光干涉装置和实验镜头测量了同一球面元件的面形,在5种波长下测量结果基本一致,实验结果表明,可变波长标准镜头可以用于实际检测。该类镜头的研发节约了检测成本,提高了标准镜头在激光干涉测量中的利用率,该镜头具有较高的工程应用价值。
成像系统 光学设计 标准球面镜头 可变波长 菲佐干涉仪 面形测量 激光与光电子学进展
2021, 58(8): 0811004
