[发明专利]用于光学计量的高亮度照明源

说明书

本发明涉及一种照明源，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。

相关申请案的交叉参考

本申请案根据35 U.S.C.§119(e)主张名叫阿姆农·马纳森(Amnon Manassen)、安迪·希尔(Andy Hill)、奥哈德·巴查尔(Ohad Bachar)及阿维·阿布拉莫夫(AviAbramov)的发明者在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(HIGHBRIGHTNESS 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。

技术领域

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，本发明涉及基于多个同调输入光束的高亮度照明源。

背景技术

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。

发明内容

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。

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。

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。