점 굴절 간섭계

포인트 회절 간섭계(PDI)^[1][2][3]는 공통 경로 간섭계의 한 유형이다.path interferometer)의 일종이다.미켈슨 간섭계와 같은 진폭 분할 간섭계와는 달리, 미켈슨 간섭계는 미완성 빔을 분리하고 이를 시험 빔과 간섭한다. 공통 경로 간섭계는 자체 기준 빔을 생성한다.PDI 시스템에서 시험 및 기준 빔은 거의 동일한 경로 또는 거의 동일한 경로를 이동한다.이 설계는 환경 격리가 불가능하거나 정밀 광학 수를 줄여야 할 때 PDI를 매우 유용하게 만든다.기준 빔은 반투명 코팅의 작은 핀 구멍에서 회절하여 시험 빔의 일부에서 생성된다.^[4][5]PDI의 원리는 그림 1과 같다.

그 장치는 공간 필터와 비슷하다.입사광은 반투명 마스크(약 0.1% 전송)에 집중된다.마스크의 중앙에는 에어리 디스크 크기의 구멍이 있으며, 빔은 푸리에 변환 렌즈로 이 구멍에 집중되어 있다.제로스 순서(푸리에 공간의 저주파수)는 그 구멍을 통과하여 나머지 빔을 방해한다.전송 및 구멍 크기를 선택하여 시험 빔과 기준 빔의 강도 균형을 맞춘다.그 장치는 위상 대비 현미경 조작과 유사하다.

PDI 시스템 개발

PDI 시스템은 광학 기기나 반사 기기의 절대 표면 특성을 파괴하지 않고 측정할 수 있는 귀중한 도구다.공통 경로 설계는 시험 물체의 절대 표면 형태와 자체 표면 형태 오류가 겹치는 것으로 알려진 기준 광학 장치를 가질 필요가 없다.이는 그림 2와 같이 Fizau 간섭계와 같은 이중 경로 시스템의 주요 단점이다.마찬가지로 공통 경로 설계는 주변 장애에 내성이 있다.^[4]

원래의 설계에 대한 주요 비판은 (1) 필요한 저전송은 효율을 떨어뜨리고, (2) 빔이 너무 이상화되면 축의 강도가 감소하며, 기준 빔에 사용할 수 있는 빛이 감소하여 가장자리 대비가 상실된다는 것이다.낮은 전송속도는 신호 대 잡음비 감소와 관련이 있었다.이러한 문제는 그리팅 또는 빔플리터가 불투명한 마스크에서 발생하는 빔의 동일한 여러 복사본을 생성하는 위상 변화 지점 회절 간섭계 설계에서 주로 극복된다.시험 빔은 흡수 때문에 손실되지 않고 막의 구멍이나 다소 큰 구멍을 통과한다. 기준 빔은 가장 높은 전송을 위해 핀 구멍에 집중된다.그래팅 기반 사례에서는 그래팅을 판결문에 수직으로 번역해 위상변경을 하는 한편, 복수의 영상이 기록된다.위상 이동 PDI의 지속적인 발전은 표준 Fizau 기반 시스템보다 더 큰 정확도 순서를 달성했다.^[6]

측정 분해능과 효율성을 높이기 위해 위상 변환 [간호측정법 참조] 버전이 생성되었다.여기에는^[7] 권에 의한 회절그리기 간섭계와 위상-변환점 회절 간섭계가 포함된다.^[5][6][8][9]

위상변환 PDI 시스템의 유형

단일 핀홀로 PDI 위상 변경

Gary Sommargren은^[11] 그림 3과 같이 회절된 파형의 일부를 시험에 사용하고 나머지 부분은 검출하기 위해 사용하는 기본 설계에서 직접 따르는 포인트 회절 간섭계 설계를 제안했다.이 디자인은 기존 시스템의 주요 업그레이드였습니다.이 계획은 1 nm의 변화로 광학 표면을 정확하게 측정할 수 있다.시험부위를 피에조 전기번역 단계로 이동시켜 위상전환을 얻었다.^[12][13]시험 부품을 이동할 때 원치 않는 부작용은 디포쿠스도 프링크를 왜곡하여 움직인다는 것이다.Sommargren 접근방식의 또 다른 단점은 저대조도를 발생시키고 대비를 조절하려는 시도 또한 측정된 파형을 수정한다는 것이다.

광섬유를 이용한 PDI 시스템

이러한 유형의 점 회절 간섭계에서 점 선원은 단일 모드 섬유다.끝면은 원뿔처럼 좁고 금속막으로 덮여 있어 빛의 유출을 줄인다.섬유는 시험과 참조를 위해 구형파를 생성하도록 배열되어 있다.광섬유의 끝은 $\lambda {\displaystyle }$ ${\displaystyle ╱}$ $[\displaystyle \lambda \diagup 2000}$보다 큰 정확도로 구형파를 생성하는 것으로 알려져 있다$.$^[15]광섬유 기반 PDI는 단일 핀홀 기반 시스템에 비해 어느 정도 발전이 있지만 제조와 정렬이 어렵다.

2-빔 위상 변화 PDI

두 빔 PDI는 독립적으로 조향 가능한 두 빔을 사용함으로써 다른 계획보다 큰 이점을 제공한다.여기서 시험 빔과 기준 빔은 서로 수직이며, 여기서 기준 강도를 조절할 수 있다.마찬가지로, 시험 부품을 정적으로 유지하는 시험 빔에 대해 임의적이고 안정적인 위상 이동을 구할 수 있다.그림 4와 같은 방식은 제작이 용이하며 Fizau형 간섭계와 유사한 사용자 친화적인 측정 조건을 제공한다.동시에 다음과 같은 추가 혜택을 렌더링한다.

1. 시험 부품의 절대 표면 형태.
2. 높은 숫자 조리개(NA = 0.55)
3. 대비가 높은 선명한 프린지 패턴.
4. 표면 폼 테스트의 높은 정확도(파형 RMS 오류 0.125nm).
5. 파형-전방 RMS 반복성 0.05 nm
6. 탈극 테스트 부품을 측정할 수 있다.

장치는 자체 참조이므로 진동이 많은 환경이나 많은 적응형 광학 및 단파장 시나리오와 같이 기준 빔을 사용할 수 없는 환경에서 사용할 수 있다.

PDI의 응용

중간 계량법은 광학 시스템의 전반적인 성능을 나타내는 다양한 정량적 특성화에 사용되어 왔다.전통적으로 피조 간섭계는 광학 또는 광학 표면 형태를 감지하기 위해 사용되어 왔지만, 정밀 제조의 새로운 발전으로 산업 포인트 회절 간섭계가 가능해졌다.PDI는 특히 시끄러운 공장 바닥까지 실험실 조건에서 고해상도, 고정밀도 측정에 적합하다.기준 광학 장치가 부족하면 광학 시스템의 절대 표면 형태를 시각화하는 데 적합하다.따라서 PDI는 다른 간섭계의 기준 광학 검증에 고유하게 적합하다.또한 레이저 기반 시스템에 사용되는 광학 어셈블리를 분석하는 데도 매우 유용하다.UV 석판 인쇄를 위한 광학 특성.정밀 광학기의 품질 관리.광학 어셈블리의 실제 분해능 확인X선 광학 장치에 의해 생성된 전면 지도 측정.PS-PDI는 또한 전개 전 우주 광학 정격 해상도를 검증하는 데 사용될 수 있다.

참고 항목

간섭계

참조

외부 링크

• 배치하기 전에 스페이스 카메라가 작동하는지 확인: Interferometer 제조업체 Difrotec OUI의 사례 연구.