[发明专利]光学元件位相型缺陷测量装置及检测方法

权利要求书

1.一种光学元件位相型缺陷测量装置，其特征在于包括激光光源(1)，沿该激光光源(1)光束的传播方向依次是样品台(2)、显微放大系统(3)、分光系统(4)和探测系统(5)；

所述的激光光源(1)提供准平行光；

所述的样品台(2)供待测光学元件(6)置放及其位置及角度调节，使所述的待测光学元件(6)处于所述的显微放大系统(3)的物方视场上；

所述的显微放大系统(3)用于放大待测光学元件(6)的测试区域；

所述的分光系统(4)包括光栅(401)，所述的光栅(401)置于光栅位移控制台(402)上并处于所述的显微放大系统(3)和探测器(5)之间；

所述的探测系统(5)包括探测器(501)，所述的探测器(501)置于探测器位移控制台(502)上并处于所述的分光系统(4)后方。

2.根据权利要求1所述的光学元件位相型缺陷测量装置，其特征在于所述的显微放大系统(3)是由放大倍率不同的物镜和目镜组成，圆形光源照明时，其物方分辨率R_o由激光光源(1)的波长λ和物镜的数值孔径NA按下式确定，

R_o＝0.61λ/NA。

3.根据权利要求1所述的光学元件位相型缺陷测量装置，其特征在于所述的光栅(401)的周期为T，光栅(401)与探测器(501)之间的距离为z，横向平移量S由下列公式确定：

S＝λz/T。

4.根据权利要求1所述的光学元件位相型缺陷测量装置，其特征在于所述的光栅(401)是振幅光栅、相位光栅、振幅光栅与相位光栅的组合结构，或其他光栅。

5.根据权利要求1所述的光学元件位相型缺陷测量装置，其特征在于所述的探测器(501)是照相机、CCD、CMOS图像传感器、PEEM、或二维光电探测器阵列。

6.利用权利要求1所述的光学元件位相型缺陷测量装置对光学元件位相型缺陷的检测方法，其特征在于该方法包含下列步骤：

①将待测光学元件(6)放置在所述的样品台(2)上；

②使用样品台(2)调节所述的待测光学元件(6)的位置及角度，使待测光学元件(6)经过显微放大系统(3)后在探测器(501)上得到清晰的像；

③使用样品台(2)沿垂直光束传播方向移开所述的待测光学元件(6)，使用分光系统位移控制台(402)将分光系统(4)移入测试光路，并沿光束传播方向移动分光系统(4)，将光栅(401)与探测器(501)之间的间距调整为预先设定量，获得干涉图I₀，根据测量装置的测试视场尺寸及待测光学元件(6)的尺寸确定测试区域的总数量M，令第i个测试区域记为s_i，其中i＝1、2、3、…、M；

④通过控制样品台(2)移动待测光学元件(6)，使激光光源(1)的光束经过第1个测试区域s₁，使用所述的探测器(501)记录第1个测试区域s₁的干涉图I₁；

⑤重复步骤④，通过控制样品台(2)移动待测光学元件(6)，使激光光源(1)的光束经过待测光学元件(6)的第i个测试区域s_i，使用探测器(501)记录该测试区域s_i的干涉图I_i，直到完成整个待测光学元件的测试，得到M+1个测试区域的干涉图I₀、I₁、I₂、…、I_M；

⑥使用现有的傅里叶变换法处理每个测试区域的干涉图I₀、I₁、I₂、…、I_M，分别获得每个干涉图中的差分相位信息，并且从I₁、I₂、…、I_M干涉图获得的差分相位信息中消除干涉图I₀对应的差分相位信息，从而消除激光光源(1)、显微放大系统(3)、分光系统(4)和探测系统(5)等引入的差分相位信息，得到待测光学元件(6)每个测试区域在x和y方向的差分相位信息

⑦使用高通滤波处理测试区域的差分相位信息分别获得第i个测试区域中第j个差分相位信息突变的初始坐标(X_ij0、Y_ij0)和截止坐标(X_ij1、Y_ij1)，其中j＝1、2、3、…、N，N表示每个测试区域内差分相位信息突变的总个数，计算得到每个位相型缺陷尺寸(d_xij，d_yij)，其中d_xij＝(X_ij1-X_ij0)、d_yi＝(Y_ij1-Y_ij0)；

⑧使用现有的差分Zernike多项式拟合法，根据差分相位信息重建，获得每个测试区域的相位信息根据差分相位信息突变的初始坐标(X_ij0、Y_ij0)和截止坐标(X_ij1、Y_ij1)，从相位信息中得到每个位相型缺陷导致的相位误差