大数值孔径物镜的波像差测量及其特殊问题

发布时间：2019-03-11 10:14

【摘要】：设计了基于振幅型棋盘光栅的二维剪切干涉仪,用于测量大数值孔径(NA)物镜的波像差。研究了棋盘光栅剪切干涉仪的基本原理,分析了大数值孔径物镜波像差测量时涉及的几个特殊问题。首先,根据棋盘光栅的远场衍射函数分析了棋盘光栅的衍射效率和衍射级分布,给出了剪切干涉图数据的处理方法。接着,根据球面光瞳坐标与平面探测器坐标的投影关系,分析了光瞳坐标畸变的影响;采用几何光线追迹方法,分析了光栅方程非线性对系统误差的影响。最后,推导了物镜光瞳边缘的相对照度与数值孔径的关系。试验结果表明:采用相同光瞳坐标,NA为0.6的显微物镜的波像差测量重复性(3σ)可达到3.7 mλ。对大数值孔径物镜测量过程中涉及的特殊问题进行了探讨,结果提示:测量大数值孔径物镜的波像差时,需要考虑光瞳坐标畸变、光栅方程引入的系统误差、光瞳边缘照度衰减的影响等。
[Abstract]:A two-dimensional shear interferometer based on amplitude chessboard grating is designed to measure the wave aberration of (NA) objective lens with large numerical aperture. The basic principle of chessboard grating shearing interferometer is studied and some special problems involved in the measurement of wavefront aberration of large numerical aperture object are analyzed. Firstly, according to the far-field diffraction function of the chessboard grating, the diffraction efficiency and the diffraction order distribution of the chessboard grating are analyzed, and the processing method of the data of the shear interferogram is given. Then, according to the projection relationship between spherical pupil coordinate and plane detector coordinate, the influence of pupil coordinate distortion is analyzed, and the influence of grating equation nonlinearity on system error is analyzed by using geometric ray tracing method. Finally, the relationship between the relative illuminance of the pupil edge of the objective lens and the numerical aperture is deduced. The experimental results show that the repeatability (3 蟽) of the wave aberration measurement of the microscope objective with the same pupil coordinates and NA of 0.6 can reach 3.7m 位. The special problems involved in the measurement of large numerical aperture objective lens are discussed. The results indicate that when measuring the wave aberration of large numerical aperture objective lens, it is necessary to consider the pupil coordinate distortion and the systematic error introduced by grating equation. The influence of the attenuation of illuminance on the edge of pupil and so on.
【作者单位】： 中国科学院光电技术研究所;电子科技大学;中国科学院大学;
【基金】：国家科技重大专项资助项目(No.2009ZX02204)
【分类号】：TH744.3

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本文编号：2438201