[发明专利]超分辨激光偏振差动共焦成像方法与装置

摘要

本发明属于光学精密测量技术领域，涉及一种超分辨激光偏振差动共焦成像方法与装置。该方法通过径向偏振光与光瞳滤波技术相结合，改善横向分辨力；通过轴向偏置的双探测器系统差动相减探测技术，改善轴向分辨力，继而显著改善系统空间分辨力和层析成像能力。该装置包括激光光源，依次放置在激光光源发射端方向的扩束器、偏振态调制系统、光瞳滤波器、分光镜，依次放置于分光镜透射光方向的物镜、样品，以及分光镜反射光方向反方向的差动共焦系统。本发明将径向偏振光分辨技术与光瞳滤波技术相结合，显著改善系统横向分辨力，其差动工作方式可显著改善系统轴向成像能力，可用于纳米制造领域中纳米级几何参数的高精度检测与计量。

主权项

一种超分辨激光偏振差动共焦成像方法，其特征在于包括下列步骤：(1)入射光通过扩束器、偏振态调制系统调制为径向偏振光，经光瞳滤波器、分光镜、物镜聚焦到被测样品表面，样品表面的反射光再次经过物镜、分光镜，其反射光入射到差动共焦系统；差动共焦系统中第一针孔和第一探测器置于第一透镜焦前位置+M处，第二针孔和第二探测器置于第二透镜焦后位置-M处，距离M对应的光学归一化位移为uM，轴向和横向归一化坐标分别为u和v；(2)对被测样品进行轴向扫描，第一探测器和第二探测器分别测得反映被测样品表面形貌信息的强度响应信号I1(c，u，+uM)和I2(c，u，-uM)，其差动响应为F(c，u，uM)；(3)对被测样品进行横向扫描，即可得到一组强度响应信号I1(v，u，+uM)和I2(v，u，-uM)，其差动响应为F(v，u，uM)；(4)利用差动响应F(v，u，uM)即重构被测样品的表面三维形貌及微观尺度。