光栅横向剪切干涉仪系统误差分析与优化

"光栅横向剪切干涉仪是一种精密光学测量工具，用于检测和分析波前的畸变。本文深入探讨了这种干涉仪的系统误差，包括几何光程误差和探测器倾斜误差，以及它们对测量结果的影响。通过使用Ｚｅｒｎｉｋｅ多项式，作者解析地表达了这些误差项，并进行了定量分析。研究发现，几何光程彗差和像散，以及探测器倾斜像散和离焦是主要误差源，它们在波前重建过程中可能导致几何光程球差和彗差。此外，系统误差与被测数值孔径（ＮＡ）、衍射光会聚点间距和剪切率等因素密切相关。小剪切条件下，波前重建可能放大系统误差，使得重建波前的误差远大于差分波前。当衍射光会聚点间距大于2微米，剪切率大于0.1时，重建波前的误差均方根值超过1纳米。关键词涵盖了测量技术、光栅横向剪切干涉仪、系统误差分析、Ｚｅｒｎｉｋｅ多项式和光刻投影物镜的应用。" 这篇研究论文详细介绍了光栅横向剪切干涉仪的工作原理及其在光学测量中的应用。光栅横向剪切干涉仪通过剪切光束来检测波前的畸变，通常用于高精度的光学元件和系统性能评估。然而，这种干涉仪的测量精度受到多种系统误差的影响，如几何光程误差（主要包括彗差和像散）和探测器倾斜误差（导致像散和离焦）。为了量化这些误差，研究者利用Ｚｅｒｎｉｋｅ多项式进行波前重构，这是一种常用的光学表面误差表示方法。 在分析中，研究者指出，误差的大小与被测物体的数值孔径（ＮＡ）、衍射光会聚点间距（犖犃）和剪切率（狊）有直接关系。数值孔径决定了入射光的汇聚程度，而衍射光会聚点间距影响了剪切的效果。剪切率则表示光束被剪切的程度，小剪切可能导致误差放大。具体来说，当剪切率小于0.05时，波前重建过程中的系统误差尤为显著。 研究还揭示，当衍射光会聚点间距大于2微米且剪切率大于0.1时，重建波前的误差均方根值将大大超过1纳米，这在高精度测量中是不可接受的。因此，理解和控制这些系统误差对于优化光栅横向剪切干涉仪的性能至关重要。 文章的关键词反映了研究的重点，测量技术强调了这项工作在光学测量领域的应用价值，光栅横向剪切干涉仪和系统误差分析是研究的核心，Ｚｅｒｎｉｋｅ多项式则是分析误差的工具，光刻投影物镜则暗示了这种干涉仪可能在半导体制造和微纳光学领域有广泛的应用。这篇论文提供了深入理解光栅横向剪切干涉仪系统误差的重要参考，对于提高光学测量的精度和可靠性具有重要意义。