[发明专利]一种平面光栅干涉仪位移测量系统

摘要

一种平面光栅干涉仪位移测量系统，包括单频激光器、分束器、声光调制器、光栅干涉仪、平面光栅、接收器、电子信号处理部件、光纤耦合器和频率合成器；光栅干涉仪包括偏振分光镜、折光元件，直角棱镜和四分之一波片；该测量系统基于光栅衍射、光学多普勒效应和光学拍频原理实现位移测量。当光栅干涉仪与平面光栅做二自由度线性相对运动时，系统可输出二个线性位移。该测量系统能够实现亚纳米甚至更高分辨率及精度，且能够同时测量二个线性位移；该测量系统具有测量精度高、结构简单优点，作为光刻机超精密工件台位置测量系统可提升工件台综合性能。

主权项

1.一种平面光栅干涉仪位移测量系统，包括单频激光器(1)、分束器(2a、2b、2c)、光栅干涉仪(3)、平面光栅(4)、声光调制器(5a、5b)、接收器(6)、电子信号处理部件(7)、光纤耦合器(8)和频率合成器(9)；其特征在于：光栅干涉仪(3)包括偏振分光镜(31)、折光元件(32)、第一直角棱镜(33)、第二直角棱镜(34)和第三直角棱镜(35)、四分之一波片(36)；其中第一直角棱镜(33)位于偏振分光镜(31)顶端，第二直角棱镜(34)与第三直角棱镜(35)并排放置在偏振分光镜(31)的底端；单频激光器(1)出射的单频激光经分束器(2a)分光后，分别经过由频率合成器(9)供源的第一声光调制器(5a)和第二声光调制器(5b)进行调制后,分别经第二分束器(2b)和第三分束器(2c)分光后，其中，经第二分束器(2b)分出的一束激光和第三分束器(2c)分出的一束激光经光纤耦合器(8)进行干涉后，作为补偿轴信号输入至接收器(6)，处理后形成一路电信号输入至电子信号处理部件(7)；另外两束激光则入射至偏振分光镜(31)后分光，两束反射光为参考光，两束透射光为测量光；所述两束测量光第一次经四分之一波片(36)和折光元件(32)后以利特罗角入射至平面光栅(4)，反射后第二次经折光元件(32)和四分之一波片(36)入射至偏振分光镜(31)，反射后两束测量光分别经过第二直角棱镜(34)和第三直角棱镜(35)，回射至偏振分光镜(31)，再次反射后经折光元件(32)和四分之一波片(36)后再次以利特罗角入射至平面光栅(4)，反射后再次经折光元件(32)和四分之一波片(36)后入射至偏振分光镜，透射后两束测量光平行出射；所述两束参考光经第一直角棱镜(33)后回射至偏振分光镜(31)，反射后两束参考光平行出射；其中一束参考光和一束测量光干涉形成一路干涉光信号，另一束参考光和另一束测量光干涉形成另一路干涉光信号，两路干涉光信号分别经光纤传输至接收器(6)进行处理分别形成两路测量电信号，两路测量电信号输入至电子信号处理部件(7)进行处理。