用于计量片子工作台线性和角位移的激光干涉仪

　　1　引言

　　作为控制片子工作台校准的标准方式之一,是用激光测量系统监测它的位置和方位,如图1所示。安装在工作台两个相互垂直侧面的反光镜,通过带有两个反光镜的干涉仪测量X向和Y向位移,另一个干涉仪则用于测量X′向位移,其X′向位移来自工作台偏转的计算(X和X′位移测量的差别由干涉仪之间的物理分量来区分)。由于相位测量电子器件的限制,识别量足以大到所要求的分辨率,这就明显地增加了工作台的体积和质量。此外,干涉仪之间的机械漂移、测量的同步性、合成数字化了的噪声,使其测量精度受到影响。

　　为了克服上述问题,用作硅片台计量的新型二维测量干涉仪被开发出来。干涉仪采用误差小的紧凑结构型来测量线性位移和角位移(偏转)。由于硅片台整片测量;隔热辐射设计;通过光学求差,而不是电学减法,直接测量偏转。另外,光纤网络允许远距离安装光探测器的接收器,从而排除了主要热源。

　　2　干涉仪

　　干涉仪由若干光学零件组成,它包括一个偏振分光片、三个阻尼波导片、一个参考反射镜、一个组合棱镜、镜头、偏振片和光纤连接组件,如图2所示。干涉仪的这种结构,减少了热效应,便于测量,而且参考光束的行程等于通过干涉仪的光程,因此对热扩散和折光指数变化进行了补偿。对于角位移测量至关重要的机械稳定性,采用了一种紧凑的整体结构,干涉仪见图3所示(略)。

　　该干涉仪是在外差式干涉测量法的基础上,把激光测量系统连接在一起。它包括一个稳定的发射光束的氦氖激光器和两个互相垂直的线性偏振组件,这两个线性偏振组件是用20 MHz(光学)频率来区分。它包括关连的接收器,也包括从干涉仪提取的光束返回的线性位移和角位移的信息。来自干涉仪的光束如图2所示的实线和虚线,它们分别表示两种不同的光学频率,而窄带和圆点则表示两种线性偏振。光束进入干涉仪且被偏振分光镜分离,以便一频率组分传输到工作台反光镜(测量光束),而另一频率组分反射到内部基准反光镜(基准光束)。测量光束由工作台反射镜反射且被工作台的1/4波片、偏振分光镜、右边的后向反射器(反光镜)改向,以便被工作台反射镜进行第二周期反射,平行返回,但是影响了输入的光束。进入棱镜组件(后向反射器和棱镜)的合成光束,一部分被分离,一部分朝向干涉仪返回。部分分光束穿过偏振片(每个偏振组件呈45°方位),准许做干涉用,在20 MHz时产生强调制,由于工作台反射镜的线性位移,造成正、负频率的变换。这种调制光束在光导纤维上聚焦,并被传输到较远的接收器。