大口径Fizeau干涉仪自重变形影响分析与优化

"这篇研究文章探讨了自重变形对大口径超高精度Fizeau干涉仪光学性能的影响。文章指出，为了实现λ/100峰谷值(PV)的光刻投影物镜面形检测精度，必须深入理解并解决自重变形问题。作者设计了一种球面标准具结构，该结构的系统波像差可达到λ/1000(PV)，具有0.36的像方数值孔径(NA)，适用于直径超过300mm的球面镜检测。通过使用Patran/Nastran软件和有限元方法(FEM)，对标准具镜组中镜子在胶结辅助支撑和压圈切向支撑两种支撑方式下的自重变形进行了分析。分析结果显示了不同载荷作用下光学元件表面的变形和刚体位移情况，并利用泽尼克多项式拟合变形量以确定波像差。通过这些数据，找到了适合的支撑方式，使得在自重变形下，整个系统的波像差仍能保持优于λ/100(PV)的水平。这种方法满足了超高精度检测需求，为Fizeau干涉仪的设计提供了数据支持，也为提高系统精度打下了基础。" 文章中涉及的关键知识点包括： 1. **Fizeau干涉仪**：这是一种利用光的干涉原理来测量光学表面形状的精密仪器，特别适用于高精度的光学表面检测。 2. **自重变形**：当大型光学组件受到自身重量影响时，会导致表面形状发生微小变化，影响干涉仪的测量精度。 3. **球面标准具**：设计的特殊光学结构，用于模拟理想球面反射，以检测其他镜面的形状误差。 4. **有限元方法(FEM)**：一种数值计算方法，用于分析结构在不同载荷下的应力和变形，是分析自重变形的重要工具。 5. **波像差**：衡量光学系统成像质量的指标，λ/1000(PV)表示极高的光束质量。 6. **支撑方式**：胶结辅助支撑和压圈切向支撑是两种不同的光学组件固定方式，它们对自重变形的影响是关键研究内容。 7. **光机转换**：将机械变形转换为光学性能参数的过程，此处是将镜片的变形量转化为波像差。 8. **泽尼克多项式**：用于描述和分析光学表面形状误差的数学模型，有助于理解并量化自重变形导致的波像差变化。 9. **λ/100(PV)**：文中提到的峰值到谷值(PV)比值，表示期望的干涉仪测量精度，λ/100意味着极高的表面形貌精度。 通过以上分析，我们可以看出，该研究针对Fizeau干涉仪的自重变形问题，提出了有效的解决方案，即优化支撑方式以减小自重变形对测量精度的影响，这对高精度光学检测领域具有重要意义。