本發明專利技術一種激光束偏轉角檢測裝置，沿光軸依次包括：光源，光纖，準直透鏡，聚焦透鏡，括束透鏡，反射面；激光束經反射面反射，沿原路返回，經光纖耦合器耦合，再經分光器件分光到光探測器進行測量。本發明專利技術通過激光束在硅片面的反射光耦合進光纖，再通過分束，光功率計探測來檢測激光束的偏轉角，提高了對激光束偏轉角檢測的可操作性，降低了對激光束偏轉角檢測的難度，降低了檢測成本，具備較高的檢測精度。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及光學檢測
，特別是涉及。
技術介紹
在現代光電探測系統中，經常對激光束照射到測量目標或物體的表面的偏轉角有要求。比如，光刻裝置的對準相干成像系統中，照射到硅片標記上的激光束偏轉角一般要求不超過200urad，甚至不超過150uard，若超過該指標則降低對準精度。因而需要在對準前測量照射到硅片上的激光束偏轉角，以便激光束傾斜調整裝置校正激光束偏轉角以滿足指標。 目前對激光束偏轉角的測量主要采用光電探測器，有電荷耦合器件(CCD)和四象 限探測器(QD)。電荷耦合器件(CCD)輸出的數據雖能直接反應光斑在光敏面上的位置，進而根據其相對光敏面中心的偏移量得出激光束相對于光軸的偏轉角；四象限探測器(QD)輸出的數據雖能直接反應光斑在光敏面上的位置，進而根據其相對光敏面中心的偏移量得出激光束相對于光軸的偏轉角，但是在用四象限探測器探測前需要對四象限探測器與探測面的位置進行標定，常用的標定方法是通過十字標記照射到四象限探測器的GAP區域，通過辨別四個象限輸出的電壓值來標定。光刻裝置的對準相干成像系統中，照射到硅片標記的激光束60%經硅片反射，40%被硅片吸收，基本無透射。同時硅片距離前組三片鏡的距離僅為20mm，空間極有限。因此，上述兩種光電探測器存在以下不適用處電荷耦合器件(CCD)的像素太多，需要處理的數據量太大，不適合高動態范圍的激光束偏轉角的測量；無十字標記來對四象限探測器(QD)與硅片的位置進行標定；需開發配套電路來采集和處理數據；無法探測激光束的透射光，同時受空間約束，無法在硅片面上方加入反射鏡再引至光電探測器上。
技術實現思路
為解決上述問題，本專利技術的目的在于提高對激光束偏轉角檢測的可操作性，降低對激光束偏轉角檢測的難度，降低檢測成本，提高檢測精度。本專利技術一種激光束偏轉角檢測裝置，沿光軸依次包括光源，光纖，準直透鏡，聚焦透鏡，括束透鏡，反射面；激光束經反射面反射，沿原路返回，經光纖耦合器耦合，再經分光器件分光到光探測器進行測量。其中，所述反射面為反射型相位光柵。其中,所述分光器件可以是分光棱鏡或光纖分束器。進一步地，光纖耦合效率T與激光束偏轉角0的關系為T = T(Arf) · T ( Δ θ ) = exp (- (4fc · θ ((l_d/f) / d0+l/ (f · div)))2)其中，Θ為激光束照射到反射面上的偏轉角；f。為擴束透鏡的焦距;ArfS聚焦透鏡產生的反射光偏移；Λ Θ為聚焦透鏡產生的反射光傾斜；d為聚焦透鏡至準直透鏡的距離為聚焦透鏡的焦距；屯為進入光纖的激光束的光斑直徑；div為進入光纖的激光束的全發散角。較優地，所述激光器是氣體激光器，也可以是固體激光器，或是其他類型激光器。較優地，所述光纖可以是單模光纖或多模光纖。一種激光束偏轉角檢測方法，包括如下步驟 (a)提供一光源，光源發出的光線經光纖光學組件，擴束透鏡，照射到反射面上；(b)反射光線沿原路返回，經光纖耦合器件耦合進入光纖；(C)提供一分光器件，將分出的光線照射到光探測器上進行測量。其中所述光纖光學組件包括光纖，準直透鏡，聚焦透鏡。其中所述反射面為反射型相位光柵。其中,所述分光器件可以是分光棱鏡或光纖分束器。進一步地，光纖耦合效率T與激光束偏轉角Θ的關系為T = T(Arf) · T ( Δ Θ ) = exp (- (4fc · θ ((l_d/f) / d0+l/ (f · div)))2)其中，Θ為激光束照射到反射面上的偏轉角；f。為擴束透鏡的焦距；Arf為聚焦透鏡產生的反射光偏移；Λ Θ為聚焦透鏡產生的反射光傾斜；d為聚焦透鏡至準直透鏡的距離為聚焦透鏡的焦距；屯為進入光纖的激光束的光斑直徑；div為進入光纖的激光束的全發散角。其中所述光纖可以是單模光纖或多模光纖。本專利技術通過激光束在硅片面的反射光耦合進光纖，再通過分束，光功率計探測來檢測激光束的偏轉角，提高了對激光束偏轉角檢測的可操作性，降低了對激光束偏轉角檢測的難度，降低了檢測成本，具備較高的檢測精度。附圖說明關于本專利技術的優點與精神可以通過以下的專利技術詳述及所附圖式得到進一步的了解。圖I為本專利技術激光束偏轉角檢測裝置檢測原理圖；圖2為本專利技術激光束偏轉角檢測裝置第一實施例結構示意圖；圖3為本專利技術激光束偏轉角檢測裝置第一實施例反射光功率與激光束偏轉角的關系曲線；圖4為本專利技術激光束偏轉角檢測裝置第二實施例結構示意圖；圖5為本專利技術激光束偏轉角檢測裝置第二實施例反射光功率與激光束偏轉角的關系曲線。具體實施例方式下面結合附圖詳細說明本專利技術的具體實施例。如圖I所示，本專利技術激光束偏轉角檢測裝置檢測原理如圖。光源發出的光經光纖光學組件100，擴束透鏡105，照射到反射面106上。其中光纖光學組件100包括光纖101，準直透102，聚焦透鏡103。光束經過光纖101傳輸，經準直透鏡102準直，經過聚焦透鏡103聚焦到焦面104上。焦面104是聚焦透鏡103和擴束透鏡105的共用焦面。光束經括束透鏡105擴束，照射到反射面106上，經反射面106反射沿原路返回。設激光束照射到反射面106上的偏轉角為0，則反射光在106上產生的偏移A rc為 A fc = 2fc 9 其中為擴束透鏡105的焦距。經過聚焦透鏡103產生的反射光偏移Arf和傾斜A 0為Arf= A rc (1-d/f)A 0 = Arc/fd為聚焦透鏡103至準直透鏡102的距離；f為聚焦透鏡103的焦距。則反射光耦合進光纖101耦合效率T為T ( A rf) = exp (- (2 A rf/d0)2)T ( A 9 ) = exp (-(2 A 0/di)2)T = T(Arf) T ( A 0) = exp (- (4fc 0 ((1-d/f) / d0+l/ (f div)))2)d0為進入光纖的激光束的光斑直徑，div為進入光纖的激光束的全發散角。實施例I如圖2所示，圖2是本專利技術激光束偏轉角檢測裝置第一實施例結構示意圖。激光器203發出激光束,經光纖101傳輸。激光器203是氣體激光器,也可以是固體激光器,或是其他類型激光器。光纖101可以是單模光纖或多模光纖。光纖101和準直透鏡102固定相連，聚焦透鏡103可以是雙膠合透鏡或是其他具備焦距特性的透鏡及透鏡組。聚焦透鏡103和括束透鏡105用于對激光束擴束。經激光器203發出的激光束經分光棱鏡202透射后，經光纖耦合器201耦合，經光纖101傳輸，經準直透鏡102準直、聚焦透鏡103聚焦，擴束透鏡105擴束后，照射到硅片標記107上。硅片標記107是反射型相位光柵，激光束經硅片標記107反射的0級反射光沿原光路返回，依次經過擴束透鏡105、聚焦透鏡103、準直透鏡102，光纖101，光纖耦合器201，經分光棱鏡202反射，進入光功率計204探測光強。光功率計204位于分光棱鏡202的反射光路上。激光束經準直透鏡102準直后的光斑直徑為0.9mm，發散角為Imrad ;忽略透鏡的透過率損失，激光束通過光纖耦合器的耦合效率n為70%，分光棱鏡的光透射率與反射率比n2S50% 50%，硅片標記的0級反射光的光功率A為10mw，則0級反射光的光功率與激光束偏轉角的關系為 I=A* n n2*T(Arf) *T(A 9本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種激光束偏轉角檢測裝置，其特征在于沿光軸依次包括：光源，光纖，準直透鏡，聚焦透鏡，括束透鏡，反射面；激光束經反射面反射，沿原路返回，經光纖耦合器耦合，再經分光器件分光到光探測器進行測量。
【技術特征摘要】
1.一種激光束偏轉角檢測裝置，其特征在于沿光軸依次包括光源，光纖，準直透鏡，聚焦透鏡，括束透鏡，反射面；激光束經反射面反射，沿原路返回，經光纖耦合器耦合，再經分光器件分光到光探測器進行測量。2.如權利要求I所述的檢測裝置，其特征在于所述反射面為反射型相位光柵。3.如權利要求I所述的檢測裝置，其特征在于所述分光器件是分光棱鏡或光纖分束器。4.如權利要求I所述的檢測裝置，其特征在于光纖耦合效率T與激光束偏轉角0的關系為 T = T(Arf) T ( A 0) = exp (- (4fc 0 ((l_d/f) / d0+l/ (f div)))2) 其中，0為激光束照射到反射面上的偏轉角；f。為擴束透鏡的焦距；Arf為聚焦透鏡產生的反射光偏移；A 0為聚焦透鏡產生的反射光傾斜；d為聚焦透鏡至準直透鏡的距離；f為聚焦透鏡的焦距Mtl為進入光纖的激光束的光斑直徑；div為進入光纖的激光束的全發散角。5.如權利要求I所述的檢測裝置，其特征在于所述激光器是氣體激光器或固體激光器。6.如權利要求I所述的檢測裝置，其特征在于所述光纖是單模光纖或多模光纖。7.一種激光束偏轉角...
【專利技術屬性】
技術研發人員：戈亞萍，徐榮偉，宋海軍，
申請(專利權)人：上海微電子裝備有限公司，上海微高精密機械工程有限公司，
類型：發明
國別省市：
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