光柵剪下干涉Zernike模式法重建精度最佳化方法研究

《光柵剪下干涉Zernike模式法重建精度最佳化方法研究》是依託中國科學院上海光學精密機械研究所，由戴鳳釗擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：光柵剪下干涉Zernike模式法重建精度最佳化方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：戴鳳釗
• 依託單位：中國科學院上海光學精密機械研究所

項目摘要

光柵橫向剪下干涉作為一種典型的波前測量技術，由於其具有精度高、不需要參考面、對振動不敏感、測量動態範圍大等優點，在光學系統波像差測量、非球面和自由曲面面形檢測、自適應光學系統中波前畸變探測、眼科學等領域得到了廣泛的套用。橫向剪下干涉測量的是待測波前在剪下方向的差分，而非待測波前自身，需要進行波前重建。波前重建是橫向剪下干涉實現高精度波前測量的關鍵和難點。基於Zernike多項式的模式法是剪下干涉波前測量中最常用的重建方法。殘餘高階項對低階項的耦合以及光柵剪下導致的剪下率非常數問題是光柵剪下干涉Zernike模式法重建的主要誤差因素。本項目針對以上問題，開展Zernike模式法重建精度最佳化方法研究。通過係數解耦和低通濾波技術降低耦合誤差，通過設計非常數剪下率Zernike模式法補償剪下率的變化，從而實現重建精度最佳化。

結題摘要

光柵橫向剪下干涉是一種非常重要的、高精度的波前測量技術，在高精度波前測量領域，特別是高端光刻機投影物鏡波像差檢測中具有非常重要的套用。波前重建是橫向剪下干涉的關鍵技術，其精度直接影響剪下干涉波前測量的精度。因為Zernike多項式在波前表征中的普遍套用，基於Zernike多項式的模式法波前重建技術成為最常用的剪下干涉波前重建技術。針對光柵橫向剪下干涉的套用，基於Zernike多項式的模式法存在高階項耦合、剪下率非常數等問題，為提高Zernike模式法的重建精度，進一步提升光柵橫向剪下干涉的波前測量精度，本項目開展的主要研究工作和取得的主要成果如下： 1. 從數學上證明了數值正交變換法的和差分Zernike多項式擬合法性能一直的結論，並基於此提出了一種基於離散域矩陣變換的波前重建技術，拓展了波前重建的項數， 降低了高階項的耦合，提高了波前重建精度； 2. 將差分Zernike多項式擬合法拓展到一般多項式，降低了高階項的耦合，結合區域法，獲得了一種高精度、高空間解析度的波前重建方法。將差分Zernike多項式擬合法套用於非連通光瞳的波前重建，顯著提高了精度； 3.從波前畸變的角度分析了光柵衍射效應，獲得了剪下率隨光線入射角度變化的數學關係，基於此提出一種非常數剪下率波前重建算法，解決了剪下率非常數問題，提高了重建精度； 4.系統研究了光柵剪下干涉波前測量精度最佳化方法，從寄生干涉消除、系統誤差消除、光柵最佳化設計三個角度進行了創新性研究，提出了新的相移算法、系統誤差消除方法以及光柵最佳化設計方法，提高了波前測量精度。 本項目發表SCI論文8篇、EI論文5篇，國際學術會議論文1篇，國內學術會議論文2篇。申請發明專利6項，其中美國專利1項，PCT專利1項，已獲授權3項（其中含美國專利）。與國內該領域知名專家合作撰寫並出版學術著作1部（《剪下干涉術及其進展》）。本項目共培養研究生6人，其中已畢業博士生2人，已畢業碩士生2人，在讀博士研究生2人。