雙折射光瞳濾波式差動共焦顯微系統(tǒng)特性研究.pdf

1、在顯微測量領(lǐng)域,對微觀物體形貌及結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確檢測逐漸成為現(xiàn)代科技的關(guān)注點之一。同時伴隨著半導(dǎo)體技術(shù)、生命醫(yī)學(xué)技術(shù)和量子技術(shù)的迅速發(fā)展,對超精密加工和微結(jié)構(gòu)檢測的需求越來越多,尋找一種能夠簡化系統(tǒng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu),并且具有高效率、高分辨力特性的測量途徑已經(jīng)成為當(dāng)前亟待解決的問題之一。本課題“雙折射光瞳濾波式差動共焦顯微系統(tǒng)特性研究”的研究目的是解決共焦顯微測量的三維高分辨力的問題。在研究共焦顯微測量原理和雙折射濾波理論的基礎(chǔ)上，將二者結(jié)合,并且將

2、差動共焦引入到雙折射光瞳濾波式共焦系統(tǒng)中,實現(xiàn)三維高分辨率光學(xué)測量,從而解決現(xiàn)代共焦顯微技術(shù)發(fā)展中亟待解決的關(guān)鍵問題。研究成果可以推廣應(yīng)用于生物工程、微電子、超精密光學(xué)加工等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高空間分辨力檢測與成像。
　　本文首先開展雙折射光瞳濾波方法研究,獲得一種出射光的超分辨特性可以受到連續(xù)調(diào)制的濾波器,對該濾波器的橫向分辨特性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計并制作雙折射光瞳濾波器,該濾波器不僅具備可隨自身參數(shù)改變軸向和橫向分辨特性的特點,同時具有結(jié)構(gòu)簡單

3、,制作過程中不涉及相位的改變,易于批量制造、成本低的優(yōu)點,為提高共焦顯微測量的分辨特性提供了一種可行的方法。其次,為尋求空間超分辨特性的共焦測量方法,將雙折射光瞳濾波技術(shù)與差動共焦測量系統(tǒng)相結(jié)合,獲得一種兼顧橫向和軸向三維高分辨力特性的共焦顯微測量原理。然后,研究雙折射光瞳濾波式共焦顯微傳感技術(shù)與雙折射光瞳濾波式差動共焦顯微成像方法的特性,進(jìn)一步在兩種系統(tǒng)中優(yōu)化濾波器參數(shù),結(jié)果顯示,優(yōu)化的雙折射光瞳濾波器與共焦顯微傳感技術(shù)相結(jié)合后使共焦

4、系統(tǒng)的橫向半高寬壓縮了18％。最后,構(gòu)建光瞳濾波式共焦顯微系統(tǒng)實驗裝置,驗證其理論特性,實驗結(jié)果表明,在NA=0.65,λ=632.8nm條件下,該系統(tǒng)的軸向分辨力達(dá)到3nm,其橫向線寬測量結(jié)果比標(biāo)準(zhǔn)光柵標(biāo)定的寬度大0.077μm,相對誤差為5.133%,與未放置濾波器的共焦系統(tǒng)相比,誤差減小了0.107μm,相對誤差減小了7.134%;同時構(gòu)建三維超分辨差動共焦顯微測量系統(tǒng)實驗裝置,對其理論特性進(jìn)行實驗驗證和分析,實驗結(jié)果顯示,在NA