Vergleich von amplitudenbasiertem CGH und phasenbasiertem CGH
I. Fazit der Auswahl: Wird durch das „zu testende Material“ bestimmt
Bei der Auswahl von aCGHBeim Testtyp kommt es in erster Linie auf das Reflexionsvermögen der zu prüfenden Oberfläche an. Der Kern der interferometrischen Prüfung liegt in der „Intensitätsanpassung“ von Referenz- und Prüfstrahl; Nur wenn die Intensitäten der beiden Strahlen ähnlich sind, ist der Streifenkontrast optimal.
● AmplitudentypCGH: Die erste Wahl für Materialien mit hohem Reflexionsvermögen
Wenn es sich bei Ihrem Teststück um ein Metall, einkristallines Silizium (Si), modifiziertes Siliziumkarbid (SiC) oder metallisches Germanium (Ge) handelt, weisen diese Materialien ein hohes Reflexionsvermögen auf. AmplitudentypCGHshaben eine relativ geringe Beugungseffizienz (ca. 10 %), was die Intensität der Hintergrundbeleuchtung mit hohem Reflexionsvermögen perfekt ausgleicht und verhindert, dass das Interferogramm zu hell wird und eine Pixelsättigung verursacht.
● PhasentypCGH: Ein Retter für Materialien mit geringem Reflexionsvermögen
Bei Materialien wie optischem Glas, Quarz und mikrokristallinem Glas ist ihr Oberflächenreflexionsvermögen typischerweise extrem niedrig. Wenn ein CGH vom Amplitudentyp verwendet wird, ist das Hintergrundbeleuchtungssignal extrem schwach und wird vom Hintergrundrauschen übertönt. An dieser Stelle ein PhasentypCGHEs muss eine Beugungseffizienz von über 40 % genutzt werden, um jeden kostbaren Signallichtstrahl „auszuquetschen“ und so klare Streifen mit hohem Kontrast zu erhalten.
II. Streulichtunterdrückung: Die Magie der „Rauschunterdrückung“ des PhasentypsCGHs
InCGHAufgrund von Design und Tests ist es äußerst schwierig, Streulicht 0. Ordnung (Durchlicht) und 2. Ordnung (Beugung höherer Ordnung) zu trennen. Bei unsachgemäßer Handhabung überlagern sie die Hauptmesswellenfront und verursachen Artefakte oder periodisches Rauschen in den Oberflächendaten.
●Amplitudentyp: Die Energie wird über mehrere Ordnungen verteilt, wobei erhebliche Energie in der 0. und 2. Ordnung liegt, was eine extrem hohe Ortsfrequenzfilterung erfordert.
●Phasentyp: Durch präzise ausgelegte Ätztiefe, PhasentypCGHskann eine „Energieübertragung“ auf der körperlichen Ebene erreichen. Es kann die Energie der 0. und 2. Ordnung stark unterdrücken und die Lichtenergie stark auf die gewünschte Messwellenfront +1. Ordnung konzentrieren. Diese inhärente Frequenzselektivität macht den Hintergrund auf dem Interferometerbildschirm extrem sauber, was zu zuverlässigeren Messdaten führt.
Beispiel: Am Beispiel einer asphärischen Linse mit 4 % Reflexionsvermögen vergleichen wir den Streifenkontrast des AmplitudentypsCGHund PhasentypCGH:
Gegebene Bedingungen:
● Transmissionsgrad (T_TF) der Interferometer-Referenzoberfläche (TF): 96 %
● Reflexionsgrad (R_TF) der Interferometer-Referenzoberfläche (TF): 4 % (als Referenzlicht Ir)
● Oberflächenreflexionsgrad des zu prüfenden Teils (Rs): 4 % (optisches Glas)
● Kontrastformel: V = [2 * sqrt(Ir * It)] / (Ir + It)
1. AmplitudentypCGH: Die „extreme Herausforderung“ der vom Interferometer emittierten Signallichtstrahlen durchdringt die Referenzoberfläche (TF) und wandert durch die Referenzoberfläche hin und herCGH, und schließlich zurück zum Interferometer:
● Referenzlichtintensität Ir: 4 % = 0,04
● Gemessene Lichtintensität It: It = T_TF * Beugungseffizienz_in * Rs * Beugungseffizienz_out * T_TF Wobei die Beugungseffizienz 10 % beträgt: It = 0,96 * 0,10 * 0,04 * 0,10 * 0,96 = 0,00037
●Streifenkontrast V_amp: V = [2 * sqrt(0,04 * 0,00037)] / (0,04 + 0,00037) = 0,189
2. PhasentypCGH: Der „Goldene Schnitt“ der Energie
●Referenzlichtintensität Ir: 0,04
●Gemessene Lichtintensität It: Wenn die Phasentypbeugungseffizienz 40 % beträgt: It = 0,96 * 0,40 * 0,04 * 0,40 * 0,96 = 0,00589
●Streifenkontrast V_phase: V = [2 * sqrt(0,04 * 0,00589)] / (0,04 + 0,00589) = 0,668
●Die folgende Abbildung zeigt einen Vergleich zwischen den simulierten Kontrastverhältnissen V=0,189 und V=0,668.
Interferenzstreifen unterschiedlicher Kontraste
III. Umfassende Analyse der Verarbeitungswege
Beide Methoden gehen vom gleichen Punkt aus, unterscheiden sich jedoch in der Phase der „Formung“.
1. AmplitudentypCGH: Die „subtraktive“ Kunst der Metalfilme
● Prozess: Ein Chromfilm (Cr) wird auf ein Quarzsubstrat gesputtert, das Muster wird direkt mit einem Laser oder Elektronenstrahl geschrieben und anschließend wird eine Nassätzung durchgeführt.
● Ergebnis: Es entsteht ein Muster aus abwechselnden „transparenten“ und „undurchsichtigen“ Bereichen. Seine Genauigkeit hängt von der Positionsgenauigkeit der Anreißausrüstung ab (Zhixing Optics kann 3 Sigma <20 nm erreichen).
2. PhasentypCGH: Der „Gravur“-Prozess von Quarzsubstraten
● Prozess: Basierend auf der Amplitudenmethode wird ein wichtiger Schritt hinzugefügt – Ionenstrahlätzen (IBE) oder reaktives Ionenätzen (RIE).
● Tiefenkontrolle: Die Ätztiefe muss genau auf die Detektionswellenlänge abgestimmt sein. Bei einer Wellenlänge von 633 nm wird die Ätztiefe normalerweise im Nanometerbereich präzise gesteuert, um sicherzustellen, dass durch die Phasendifferenz eine optimale Lichtenergieverteilung und Streulichtunterdrückung erreicht wird.
CGHVerarbeitungsflussdiagramm
IV. Die einzigartige Lösung von Ningbo Zhixing Optical: Hybrid-Verarbeitungstechnologie
Bei der Montage und Einstellung vor Ort gibt es in der Branche ein weithin anerkanntes Problem: die VollphasenmontageCGHsDa sie eine hohe Energie haben, wird ihr Ausrichtungsbereich für die Reflexion verwendet, was zu einem geringen Reflexionsvermögen und einem sehr geringen Streifenkontrast führt, insbesondere bei der Ausrichtung von Beugungslicht dritter Ordnung, was die Anpassung vor Ort äußerst schwierig macht.
Um dieses Problem anzugehen,Ningbo Zhixing Opticalhat ein einzigartiges Verfahren entwickelt:
Kerntechnologie: Ausrichtungsbereichsamplitude + Hauptbereichphase
● Hauptmessbereich (Phasentyp): Bietet eine hocheffiziente Messwellenfront mit geringem Streulicht für Materialien mit geringem Reflexionsvermögen wie optisches Glas und mikrokristalline Materialien und sorgt so für einen hohen Kontrast im Testbereich.
● Ausrichtungsmarkierungsbereich (Amplitudentyp): Behält absichtlich die metallische Chromfilmstruktur bei, um den Streifenkontrast im Ausrichtungsbereich zu verbessern, sodass Ingenieure den Lichtpunkt während der Montage und Einstellung des optischen Pfads sofort erfassen können, was die Arbeitseffizienz erheblich verbessert.
V. Zusammenfassung: Wie wählt man das richtige Modell aus?
Einheit von Wissen und Handeln, grenzenlose Optik.Ningbo Zhixing Optics Technology Co., Ltd.konzentriert sich auf die Bereiche Halbleiter und kommerzielle Luft- und Raumfahrt und bietet eine komplette holografische Lösung von der Cross-Band-Messung bis zur synchronen Multiparameter-Kalibrierung.
