[发明专利]光学元件散射光束的空间分布检测方法

说明书

本申请实施例提供了一种光学元件散射光束的空间分布检测方法，其特征在于，包括：通过三维光学轮廓仪采集光学元件的三维面型数据；根据所述三维面型数据计算所述光学元件的一维功率谱密度；将所述一维功率谱密度进行二次曲线拟合，得到所述光学元件的二维功率谱密度；根据所述二维功率谱密度计算所述光学元件对应的双向反射分布函数；根据所述双向反射分布函数得到所述光学元件散射光束的三维空间分布。本申请根据光学元件的三维面型数据进行计算得到光学元件散射光束的三维空间分布，得到的三维空间分布准确性高。

技术领域

本申请涉及激光加工领域，尤其涉及一种光学元件散射光束的空间分布检测方法。

背景技术

在极紫外光刻、飞秒激光加工、深紫外激光直写等领域，激光束单次加工精度需达到几十纳米甚至几个纳米，这对光学系统的出射光束质量提出了很高的要求。而在光学系统中，光学元件由于表面粗糙度、表面缺陷等原因，极易产生散射光束。散射光束在不同频率域下的分布会对光学系统的出射光束质量产生不同类型的影响，从而影响激光束的加工精度。例如，低频域的小角度散射光束会导致出射光束产生像差；中频域的中角度散射光束会导致出射光束产生背景光，从而降低了目标面上的成像对比度；高频域的大角度散射光束会导致出射光束的光能损失。通过分析光学元件的散射光束，有利于在光学元件的加工过程中进行针对性优化，以提升光学元件的表面质量。

对光学元件的散射光束检测主要为对散射光束的空间分布进行检测，目前，对散射光束的空间分布检测的常用方法为测量法，具体为通过测量系统中的探测器采集测试样品在多个测量点的散射光，根据多个测量点的散射光得到光学元件的散射光束的空间分布。然而，按照上述方法测得的散射光束，受测量系统影响较大，难以准确反映光学元件散射光束的空间分布情况。

发明内容

本申请提供了一种光学元件散射光束的空间分布检测方法，以解决光学元件散射光束的空间分布测量准确性低的问题。

本申请提供了一种光学元件散射光束的空间分布检测方法，该方法包括：

通过三维光学轮廓仪采集光学元件的三维面型数据；

根据所述三维面型数据计算所述光学元件的一维功率谱密度；

将所述一维功率谱密度进行二次曲线拟合，得到所述光学元件的二维功率谱密度；

根据所述二维功率谱密度计算所述光学元件对应的双向反射分布函数；

根据所述双向反射分布函数得到所述光学元件散射光束的三维空间分布。

可选地，所述根据所述三维面型数据计算所述光学元件的一维功率谱密度，包括：

根据计算得到一维功率谱密度其中，z_j是所述三维面型数据，n_p是相互独立的一维面型数据线个数，Δr是采样间隔，K(n)是边缘因子，ω(m)根据布莱克曼窗函数确定。

可选地，所述将所述一维功率谱密度进行二次曲线拟合，得到所述光学元件的二维功率谱密度，包括：

将所述一维功率谱密度进行二次曲线拟合，得到基于K相关散射模型的二维功率谱密度参数；

根据所述二维功率谱密度参数得到基于K相关散射模型的二维功率谱密度。

可选地，所述将所述一维功率谱密度进行二次曲线拟合，得到基于K相关散射模型的二维功率谱密度参数，包括：

将一维功率谱密度S₁(ξ_m)转化为以log₁₀(ξ_m)为横坐标、log₁₀(S₁)为纵坐标的方程log₁₀S₁(log₁₀ξ_m)；