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应用案例
微振镜全偏转角自动4D测试
谐振频率下动态形貌变化与全偏转范围内对应函数

全偏转角自动量化测试


我们将电动角度仪与电动调角器集成到了DHM®的电动样品台中,精确控制样品倾角。 然后使其与频闪模块,数据采集模块、光路模块同步并协同工作。 对于任何偏转角度,我们都能在微镜反射面垂直于 DHM® 光路时进行量化采样。 从而我们能够精确量化整个偏转范围内所有偏转角度的实时动态变形。


而这样的完全自动化的过程主要有四个步骤





1. 确定谐振频


我们可以通过扫频功能所获得的强度图信息来得到谐振频,如图 1 

所示。来自干涉图像的原理,镜面振动时运动幅度越大,DHM 测量到

强度图信息就越少 。 根据这个原理我们只需要通过每个频率单次

的测试就可以确定微境振幅最大处的频率,即器件的谐振频率。 所以

我们可以非常快速的找到谐振频率。 




                                                                                                               

                                                                                                                     图1 扫频信息:扫描数量200,扫描步进0.1Hz



2.确定最大偏转角


镜子的最大偏转角我们也使用强度图像信息来获得,

如图 2 所示。以谐振频率激励镜子,测角仪与调教器

配合DHM自动测试获得不同倾角强度图像。 当镜子摆动到

最大倾角时线速度为最低值。所以在最大角度获得最佳

强度图位置为微镜的最大偏转角。



                                                                                                                

                                                                                                                图2 通过强度图信息自动获得最大偏转角




3. 谐振频下微镜的响应相差


我们将电动调角器设置在最大偏转角,此时所获得的激励信号的

相位偏移可以用来确定微镜激励信号与响应之间的相位差

如图3所示。相差值是图3中的中点。 DHM 图像强度与相位偏移函数的关系,

如右图所示。




                                                                                                                  图3 激励信号与微镜运动的相差





4. 全偏转角微镜自动表征


现在我们使用在前面步骤中获得的数据,配合电动角度仪与电动调角器来调整微镜子的倾角。由此保证在全部的偏转角度范围内,微镜工作时任意时刻的反射面在采样时始终垂直于 DHM® 镜头,如图 4 所示。


因此测量结果就是微镜表面真实的动态变形、振动模态图,并且同时可以获得光学像差,具体内容将在下一节详细讨论。











                                                            图 4. 最大偏转角范围 ±4° 微镜的动态变形




光学像差表征


我们可以通过对全偏转角自动4D测量,来获得微镜在振动时任意时刻的光学相差。例如,在如图的微镜全偏转角度4D测试中,慢轴我们可以看到三叶形相差和逗点相差,而快轴为三叶形相差。


如图 5 所示,慢轴的动态变形为 250 nm,与相同孔径的衍射极限相比,对比度下降 8%。 在此轴上的滞后现象(上扫描和下扫描的动态变形差异为 45 nm)对比度损失 0.6%。 快轴的动态变形为 1600 nm,对比度下降 96%。 在快轴下,图像质量随着角度的增加而降低。






















                        图 5. 最大偏转角范围内测得的动态变形的曲面图。 快轴:三叶形像差。 慢轴:有三叶形、逗号形像差。 

                                图中分别显示了在微镜表面形貌变化下工作时,镜子由于变形而产生的调制传递函数。

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