[发明专利]一种应用于激光外差干涉仪的基于双轴MEMS反射振镜和F-Theta透镜的线性扫描系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用光学透镜的扫描系统，具体涉及一种应用于激光外差干涉仪的基于双轴MEMS反射振镜和F-Theta透镜的线性扫描系统。

背景技术

激光外差干涉仪以其测量精度高、速度快、对待测样品无损害、灵敏度高等优点，在半导体硅片检测，光学玻璃生产监测，超光滑表面检测过程越来越受到广泛的应用。然而，传统的激光外差干涉仪中的对待测样品的扫描测量是通过样品的运动来达到扫描的目的，这种扫描方式简单且易实现，但在精度上不能满足要求。相比之下，快速光扫描技术就显得优势明显。

光扫描技术是上世纪70年代中期以后出现的一种动态测试技术，它主要利用白光或激光形成对被测对象的扫描运动，配合光电器件，电子技术与计算机，构成各种精密测试方法，这种技术适合于精密测试方法。目前，从高精度的自动定位，面型检测，三维尺寸计量，表面瑕疵检查一直到超级市场的自动收货都已经应用了光扫描技术。自从MEMS振镜问世以来，就受到广大科研人员的青睐。它具有振动精度高，体积小，成本低，振动频率高等特点。目前世界上比较著名的几家公司，比如MARADIN, HIPERSCAN, FRAUHOFER等公司研发生产的MEMS振镜，可以实现在空间的1维和2维扫描，其在空间的扫描角度可以达到20⁰。虽然MEMS振镜具有上述多种优点，但是MEMS的振动原理是通过对相应的转轴施加驱动信号，使得在相应的轴上产生不同的扭矩，从而达到在空间振动的目的。这种振动原理使空间扫描角度和时间是一种正弦形式的关系，给线性匀速的扫描的方式带来一定的困难。

目前在国内外市场上，F-Theta透镜已经取得了广泛的应用，如激光扫描系统，激光打标，刻印，光学精细加工，激光防伪和生物扫描仪等精密设备中常采用F-Theta透镜实现扫描功能。然而，以上这些应用仅仅局限在光束的单方向传播上。换句话说，光束只是一个方向从F-Theta透镜出射，在空间的像平面上扫描出一系列光斑。另外，F-Theta透镜所采用的光源都是针对于可见光波段来实现研究和生产的。第三，目前的F-Theta扫描透镜仅仅考虑光束在像平面上的扫描成像质量，对于扫描光束的方向性问题并没有过多考虑。

总之，现有的MEMS振镜的空间扫描角度和扫描时间是非线性的关系。而F-Theta扫描透镜具有以下三个方面的不足，一，扫描透镜的适用波长单一，停留在可见光波段。二，扫描光束单方向传播扫描。三，扫描光束和成像面不垂直。以上这些问题给应用在近红外外差干涉仪中的混合光学扫描带来很大的困难。

发明内容

为了解决现有的光学扫描系统适用波长单一且无法实现线性匀速扫描的问题，本发明提供一种应用于激光外差干涉仪的基于双轴MEMS反射振镜和F-Theta透镜的线性扫描系统。

本发明的一种应用于激光外差干涉仪的基于双轴MEMS反射振镜和F-Theta透镜的线性扫描系统，所述扫描系统包括                                                激光器、偏振分束棱镜、1/4波片、双轴MEMS反射振镜、三片式F-Theta透镜组、高反射镜和光电探测器，所述高反射镜的反射率为96%~100%，所述双轴MEMS反射振镜位于所述三片式F-Theta透镜组的系统焦距处，

所述激光器输出波长为的线偏振光至偏振分束棱镜的一个信号接收端，所述偏振分束棱镜将所接受的线偏振光透过输出，所述经偏振分束棱镜透过输出的线偏振光通过1/4波片变换为圆偏振光后输入至双轴MEMS反射振镜的有效反射单元，所述双轴MEMS反射振镜将输入的圆偏振光反射输出至三片式F-Theta透镜组的信号通讯端面，所述三片式F-Theta透镜组输出圆偏振平行光至待扫描物体，经所述待扫描物体透射的圆偏振平行光输入至高反射镜的反射端面，所述高反射镜将输入的圆偏振平行光反射输出偏振方向旋转90°的圆偏振平行光，所述偏振方向旋转90°的圆偏振平行光按原光路返回至双轴MEMS反射振镜的有效反射单元，经所述双轴MEMS反射振镜反射回的偏振方向旋转90°的反射圆偏振光通过1/4波片后输出偏振方向旋转90°的反射线偏振光至线偏振分束棱镜，所述偏振方向旋转90°的反射线偏振光经所述偏振分束棱镜反射输入至光电探测器的信号接收端。