[发明专利]点衍射波像差检测干涉仪及其检测方法

说明书

一种点衍射波像差检测干涉仪及其检测方法，干涉仪的构成包括：光源、第一分光器、第一光强与偏振态调节器、相移器、第二光强与偏振态调节器、点光源发生单元、理想波前发生单元、待测光学系统、精密调节台、小孔光窗器件、第二分光器、二维光电探测器和数据处理单元。本发明具有测量空间分辨率高、干涉条纹密度可调、能够利用相移、空间载波相移等多种干涉相位提取算法、能够标定干涉仪系统误差和干涉对比度可调等优点。

技术领域

本发明涉及干涉测量领域，特别是一种点衍射干涉波像差检测干涉仪及其检测方法。

背景技术

波像差是描述小像差成像光学系统性能的重要参数。高品质的显微物镜和空间望远镜的波像差需小于λ/4PV或λ/14RMS(λ为工作波长，RMS为均方根值)。深紫外光刻投影物镜和极紫外光刻投影物镜的波像差需达到1nm RMS以下。这对波像差检测技术提出了很高的要求。

在先技术(参见在先技术一：唐锋、王向朝等，点衍射干涉波像差测量仪及检测方法，发明专利201310126148.5)提出了一种点衍射干涉波像差测量仪及检测方法，在待测光学系统物面产生两个标准球面波，两个标准球面波的光强、偏振态、光程差可调，能够产生高的干涉可见度，测量结果可消除系统误差。但是，由于该技术方案需要在成像系统物面同时放置两个点光源，由于光电传感器空间分辨率的限制，两个点光源不能相距太远，由于点衍射干涉仪光窗噪声问题，需要采用低通滤波器限制数据测量频带，使得系统的测量空间分辨率收到制约(参见在先技术二：Patrick P.Naulleau,Kenneth A.Goldberg,Dual-domain point diffraction interferometer,APPLIED OPTICS,38(16),3523-3533(1999).)；并且，由于采用双点光源，使得系统无法实现零条纹检测，采用相移算法时，对振动、相移器非线性等噪声因素更加敏感；另一方面，双点光源间间距固定后，干涉条纹数量无法调整，无法灵活的利用条纹载波算法，空间载波相移算法等多种干涉测量数据处理算法以提高检测速度，使得干涉仪的使用条件受到一定制约。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种点衍射波像差检测干涉仪及其检测方法，它具有测量空间分辨率高、干涉条纹密度可调、能够利用相移、空间载波相移等多种干涉相位提取算法、能够标定干涉仪系统误差和干涉对比度可调等优点。

本发明的技术解决方案如下：

一种点衍射波像差检测干涉仪，其特点在于构成包括：光源、第一分光器、第一光强与偏振态调节器、相移器、第二光强与偏振态调节器、点光源发生单元、理想波前发生单元、待测光学系统、精密调节台、小孔光窗器件、第二分光器、二维光电探测器和数据处理单元；

上述各部分的位置关系如下：

在光源输出光前进方向上是第一分光器，第一分光器将入射光分为光程可调光路和光程固定光路；在光程可调光路上依次是所述的第一光强与偏振态调节器、相移器、连接点光源发生单元；所述的光程固定光路上依次是第二光强与偏振态调节器、理想波前发生单元；所述的理想波前发生单元的输出端位于所述的待测光学系统的物方视场点；所述的理想波前发生单元的输出方向依次是待测光学系统、位于所述的精密调节台上的小孔光窗器件、第二分光器和二维光电探测器，所述的小孔光窗器件位于待测光学系统的像面；所述的点光源发生单元的输出光经第二分光器被所述的二维光电探测器探测，所述的二维光电探测器的输出端与所述的数据处理单元的输入端相连；所述的数据处理单元的输出端分别与第一光强与偏振态调节器、相移器、第二光强与偏振态调节器、精密调节台的控制端通过电缆连接，所述的小孔光窗器件包括滤波圆孔和透光窗口，所述的滤波圆孔是直径Φi小于待测光学系统的像方衍射极限分辨率的透光小孔，满足Φi<λ/(2NAi)，其中λ为光源波长，NAi为待测光学系统的像方数值孔径；所述的透光窗口是能够无遮挡的透过所述的理想波前发生单元的输出端经待测光学系统成像后的像点弥散斑的四边形透光区域。