用于非连续曲面轮廓测量的激光差动像散传感器

摘要

针对目前工程领域中亟待解决的三维曲面轮廓的精密测量问题,研制了具有纳米级轴向分辨力的光瞳滤波式激光偏振光差动像散传感器(PLDAP).该传感器基于像散检测原理,利用位于两柱面镜焦前、焦后等距放置的两探测器上的光斑形状信号差动相减和光强归一化处理得到聚焦误差信号,对被测表面进行高精度双极性绝对测量,可用于大倾角表面的测量.PLDAP中,偏振差动光路布置光强归一化技术的采用,有效抑制了环境光波动、光源波动、物体表面光学特性以及光学器件问多次反射对测量结果的影响,显著提高了像散检测技术的抗干扰能力.实验表明:当测量物镜采用数值孔径NA =0.65时,PLDAP测量范围达±10μm,分辨力优于5 nm,可测倾角20°,稳定性优于2%.该传感器为非连续表面轮廓的跟踪、瞄准测量提供一种新的技术途径.