KR100898327B1 - Compensation method of nonlinear error of interferometer by the angular alignment of a wave plate - Google Patents
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Abstract
본 발명은 간섭계의 비선형 오차가 최소화되도록 파장판을 재정렬함으로써 비선형 오차를 보상하기 위한 파장판의 각도 정렬을 통한 간섭계의 비선형 오차 보상방법에 관한 것이다. 이를 달성하기 위한 수단으로, 제 1 편광광선분할기를 포함하며 더블패스방식의 간섭부를 통해 입사된 빛을 간섭시켜 주고, 간섭된 빛을 제 2, 3 편광광선분할기 및 반파장판과 사분파장판이 조합된 신호검출부를 통해 간섭신호를 얻는 간섭계의 비선형 오차 보상방법에 있어서, 제 1, 2, 3 편광광선분할기의 광학적 특성을 측정하여 행렬형태로 얻는 제1단계; 반파장판 및 사분파장판의 회전행렬을 구하는 제 2 단계; 제 1, 2, 3 편광광선분할기의 행렬과, 반파장판 및 사분파장판의 회전행렬을 이용하여 비선형오차를 구하는 제 3 단계; 반파장판 및 사분파장판의 각 회전각에 대한 비선형오차로부터 반파장판 및 사분파장판의 최소 각도정렬값을 계산하는 제 4 단계; 및 최소 각도정렬값만큼 반파장판 및 사분파장판을 최소 각도정렬값으로 보상하여 회전시켜 주는 제 5 단계;를 포함하여 이루어진 것이 특징이다. 본 발명에 의하면 비선형 오차 보상을 통해 높은 분해능 및 정확도를 갖는 간섭계 구성이 가능하다. The present invention relates to a nonlinear error compensation method of an interferometer by angular alignment of the waveplate to compensate for nonlinear errors by rearranging the waveplate so that the nonlinear error of the interferometer is minimized. Means for achieving this, including a first polarized light splitter and interfering the light incident through the double-pass interference, the second and third polarized light splitter and a half-wave plate and a quarter wave plate combined CLAIMS 1. A nonlinear error compensation method of an interferometer for obtaining an interference signal through a signal detector, comprising: a first step of measuring optical characteristics of first, second, and third polarized light splitters in a matrix form; Obtaining a rotation matrix of the half wave plate and the quarter wave plate; A third step of obtaining a nonlinear error using a matrix of the first, second, and third polarized light splitters, and a rotation matrix of the half wave plate and the quarter wave plate; A fourth step of calculating a minimum angular alignment value of the half-wave plate and the quarter-wave plate from the nonlinear error for each rotation angle of the half-wave plate and the quarter-wave plate; And a fifth step of compensating and rotating the half-wave plate and the quarter-wave plate by the minimum angle alignment value by the minimum angle alignment value. According to the present invention, it is possible to construct an interferometer having high resolution and accuracy through nonlinear error compensation.
호모다인 간섭계, 광학간섭계, 비선형 오차보상, 파장판 정렬 Homodyne interferometer, optical interferometer, nonlinear error compensation, wave plate alignment
Description
본 발명은 파장판의 각도 정렬을 통한 간섭계의 비선형 오차 보상방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간섭계의 비선형 오차가 최소화되도록 파장판을 재정렬함으로써 비선형 오차를 보상하기 위한 파장판의 각도 정렬을 통한 간섭계의 비선형 오차 보상방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nonlinear error compensation method of the interferometer through the angle alignment of the wave plate, and more particularly, the interferometer through the angle alignment of the wave plate for compensating the nonlinear error by rearranging the wave plate to minimize the nonlinear error of the interferometer Nonlinear error compensation method.
레이저 간섭계는 정밀 변위를 측정하는데 있어서 매우 뛰어나 지난 수십 년 동안 정밀 변위를 측정할 때 센서로 사용되었다. 최근 나노 기술의 빠른 발전에 따라 이러한 정밀 변위 측정 센서에 대한 요구는 더욱 더 확대되고 있으며, 그 활용 분야도 다양화 되어가고 있다. Laser interferometers are very good at measuring precision displacement and have been used as sensors in measuring precision displacement over the past decades. Recently, with the rapid development of nanotechnology, the demand for such a precision displacement measurement sensor is expanding and its field of application is also diversifying.
반도체 제조 공정장비의 경우 리소그래피 장비를 대표적으로 언급할 수 있는데, 이때 정확한 위치를 결정할 수 있도록 제어 신호를 내보낼 수 있는 정밀 센서가 핵심 부품 중 하나이며, 따라서 고정밀도의 정확도를 가지는 레이저 변위 센서는 필수 요소이다. 또한, LCD, PDP 제조 공정에서도 같은 이유로 레이저 변위 센서 는 중요한 역할을 하고 있다. 최근에는 바이오 기술(Bio-technology)을 구현하는 데에 있어서도 이러한 정밀 변위 측정 기술은 필수 불가결하며, 더 나아가 하나의 핵심적인 기술로서 자리 매김을 하고 있다. In the case of semiconductor manufacturing process equipment, a lithography equipment can be mentioned as a representative example. A precision sensor capable of emitting a control signal to determine an accurate position is one of the key components, and therefore a laser displacement sensor with high accuracy is essential. Element. In addition, laser displacement sensors play an important role in LCD and PDP manufacturing processes. Recently, such a precise displacement measurement technique is indispensable in implementing bio-technology, and has become a core technology.
따라서 레이저 변위 센서는 분해능 및 정확도가 높을수록 이를 적용한 산업에서 보다 향상된 제품을 생산할 수 있을 것으로 예상되며, 그 시장 규모를 예상해 볼 때, 큰 이윤을 얻을 수 있을 것이다. Therefore, the higher the resolution and accuracy of the laser displacement sensor, the better it will be able to produce better products in the industry where it is applied.
또한 간섭계의 한 종류로써 사용되는 호모다인(homodyne) 간섭계는 광학계의 구성이 매우 간단하고, 광 검출기 부분의 구성도 복잡하지 않으므로 레이저 빛의 간섭 신호에서 위상 값을 추출하는 과정 또한 매우 간단하다. 또한 고분해능(sub-nanometer)을 가지고 있어 정밀 변위 센서로의 활용이 가능하다.In addition, the homodyne interferometer used as a kind of interferometer is very simple in the configuration of the optical system and the configuration of the light detector part is not complicated, so the process of extracting the phase value from the interference signal of laser light is also very simple. It also has a high resolution (sub-nanometer) that can be used as a precision displacement sensor.
하지만 이러한 호모다인 간섭계의 경우는 간섭무늬의 세기를 신호로 사용하기 때문에 노이즈 및 광학계의 정렬상태에 민감한 단점이 있다. However, the homodyne interferometer has a disadvantage in that it is sensitive to noise and alignment of the optical system because the intensity of the interference fringe is used as a signal.
이러한 레이저 간섭계가 갖는 오차 요인은 광원인 레이저 주파수의 불안정도, 정렬 오차, 진동의 영향, 온도의 변화에 따른 공기 굴절률의 변화 그리고 공기 유동에 따른 측정 오차 등이 있다. The error factors of the laser interferometer include the instability of the laser frequency as a light source, the alignment error, the influence of vibration, the change of the air refractive index according to the temperature change, and the measurement error according to the air flow.
하지만 궁극적으로 고분해능을 구현하기 위해서는 간섭계 자체의 비선형 오차와 노이즈가 중요한 요인이며, 특히 짧은 측정 범위에서 고분해능과 절대적 측정 정확도를 요구할 때 간섭계에서 발생되는 비선형성에 의한 오차가 측정에서 가장 큰 제약으로 작용하고 있다. Ultimately, however, the nonlinear error and noise of the interferometer itself are important factors for achieving high resolution, and the error caused by the nonlinearity generated by the interferometer is the biggest limitation in the measurement, especially when high resolution and absolute measurement accuracy are required in a short measurement range. have.
호모다인 간섭계를 이용한 변위 측정에서의 비선형 오차는 주로 광학계에서 의 편광 누설(파장판(wave plate), 광선분할기(beam splitter), 편광판(polarizer)의 불안정성) 등의 요인에 기인한다.Nonlinear errors in displacement measurements using homodyne interferometers are mainly due to factors such as polarization leakage (wave plate, beam splitter, polarizer instability) in the optical system.
도 1은 간섭계의 비선형오차를 나타낸 그래프이고, 도 2는 비선형 오차를 갖는 간섭계의 리사주 그래프이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 호모다인 간섭계에서의 위상과 변위의 관계는 이상적인 경우에는 선형(1)이지만, 실제의 경우에는 비선형(3)으로 나타난다. 일반적인 호모다인 간섭계는 약 3 ~ 4 nm 크기의 비선형 오차의 크기를 갖는다.1 is a graph showing a nonlinear error of an interferometer, and FIG. 2 is a Lissajous graph of an interferometer having a nonlinear error. As shown in Fig. 1, the relationship between the phase and the displacement in the homodyne interferometer is linear (1) in the ideal case, but nonlinear (3) in the real case. Typical homodyne interferometers have a magnitude of nonlinear error of about 3-4 nm.
또한 도 2에 도시된 바와 같이 비선형 오차를 갖는 간섭계의 리사주 그래프는 이상적인 경우에는 원형(5)이지만, 실제의 경우에는 타원형(7)이다.Also, as shown in Fig. 2, the Lissajous graph of an interferometer having a nonlinear error is circular 5 in an ideal case, but elliptical 7 in an actual case.
이러한 비선형 오차를 줄이기 위한 종래의 방법으로는 타원곡선 맞춤 방법(Elliptical Fitting Method) 또는 편광광선분할기(polarization beam splitter)의 성능에 따른 이득값 선정을 통한 보상 방법이 제시되었다.As a conventional method for reducing such a nonlinear error, a compensation method by selecting a gain value according to the performance of an elliptical fitting method or a polarization beam splitter has been proposed.
타원곡선 맞춤 방법은 호모다인 간섭계에서의 비선형성 오차를 보상하는 방법이다. 간섭계에서 얻어지는 신호를 리사주 그래프(lissajou graph)로 그려보면 완벽한 원의 방정식이 아닌 타원의 형태가 된다. 따라서 얻어진 데이터를 타원 곡선 맞춤을 통해, 정확한 위상 값을 계산해 내므로 비선형성 오차를 줄일 수 있다. 하지만 타원 곡선 맞춤은 먼저 측정을 통하여 얻어진 측정값으로 타원 방정식의 계수 값들을 계산하여야 한다. 따라서 이를 위해 많은 시간이 소요되므로 실시간 위치제어에 적용되기 어렵다는 단점이 존재한다.Elliptic curve fitting is a method for compensating for nonlinearity errors in homodyne interferometers. When the signal from the interferometer is plotted in a lissajou graph, it is an ellipse rather than a perfect circle equation. Therefore, the elliptic curve fitting can be used to calculate the exact phase value, thereby reducing the nonlinearity error. However, the elliptic curve fitting must first calculate the coefficient values of the elliptic equation with the measured values obtained through the measurement. Therefore, there is a disadvantage that it takes a lot of time for this to be difficult to apply to real-time position control.
편광광선분할기의 성능에 따른 이득 값 선정을 통한 보상 방법은 편광광선 분할기의 성능에 따라 광 검출기에서의 이득값을 조절하여 비선형 오차를 줄이는 방법이다. 그러나 이 방법은 한 주기 앞의 신호를 이용하여 이득값을 선정하기 때문에 실시간으로 보상이 가능하지 않는다. The compensation method by selecting a gain value according to the performance of the polarized light splitter is a method of reducing the nonlinear error by adjusting the gain value in the photo detector according to the performance of the polarized light splitter. However, since this method selects the gain value by using a signal before one period, compensation is not possible in real time.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하고자 하는 것으로, 본 발명의 목적은 비선형 오차를 최소화하기 위해 편광광선분할기의 광학적 특성에 따라 파장판의 각도를 재정렬하기 위한 파장판의 각도 정렬을 통한 간섭계의 비선형 오차 보상방법을 제공하는데 있다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention to minimize the non-linear error of the non-linear interferometer through the angle alignment of the wave plate for rearranging the angle of the wave plate in accordance with the optical characteristics of the polarizing light splitter An error compensation method is provided.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로,As a means for achieving the above object,
제 1 편광광선분할기를 포함하며 더블패스방식의 간섭부를 통해 입사된 빛을 간섭시켜 주고, 간섭된 빛을 제 2, 3 편광광선분할기 및 반파장판과 사분파장판이 조합된 신호검출부를 통해 간섭신호를 얻는 간섭계의 비선형 오차 보상방법에 있어서, 제 1, 2, 3 편광광선분할기의 광학적 특성을 측정하여 행렬형태로 얻는 제 1 단계; 반파장판 및 사분파장판의 회전행렬을 구하는 제 2 단계; 제 1, 2, 3 편광광선분할기의 행렬과, 반파장판 및 사분파장판의 회전행렬을 이용하여 비선형오차를 구하는 제 3 단계; 반파장판 및 사분파장판의 각 회전각에 대한 비선형오차로부터 반파장판 및 사분파장판의 최소 각도정렬값을 계산하는 제 4 단계; 및 최소 각도정렬값만큼 반파장판 및 사분파장판을 최소 각도정렬값으로 보상하여 회전시켜 주는 제 5 단계;를 포함하여 이루어진 것이 특징이다.It includes a first polarized light splitter and interferes the light incident through the double pass interference unit, and the interference signal is transmitted through the second and third polarized light splitters and a signal detector in which the half wave plate and the quarter wave plate are combined. A nonlinear error compensation method of an interferometer comprising: a first step of measuring optical characteristics of first, second, and third polarized light splitters and obtaining them in a matrix form; Obtaining a rotation matrix of the half wave plate and the quarter wave plate; A third step of obtaining a nonlinear error using a matrix of the first, second, and third polarized light splitters, and a rotation matrix of the half wave plate and the quarter wave plate; A fourth step of calculating a minimum angular alignment value of the half-wave plate and the quarter-wave plate from the nonlinear error for each rotation angle of the half-wave plate and the quarter-wave plate; And a fifth step of compensating and rotating the half-wave plate and the quarter-wave plate by the minimum angle alignment value by the minimum angle alignment value.
또한 각 편광광선분할기의 광학적 특성은, 광원으로부터 발생되어 회전하는 제 1 편광기를 투과한 빛이 광선분할기로부터 반사된 빛을 측정하는 제 1 측정수단 과; 광선분할기로부터 투과된 빛을 측정대상인 상기 제 1, 2, 3 편광광선분할기로부터 반사된 빛을 측정하는 제 2 측정수단과; 제 1, 2, 3 편광광선분할기로부터 투과된 빛을 회전하는 제 2 편광기를 투과한 빛을 측정하는 제 3 측정수단;으로부터 측정된 편광비율을 이용하여 얻은 투과 및 반사에 따른 존스행렬인 것이 특징이다.In addition, the optical characteristics of each polarizing ray splitter include: first measuring means for measuring light reflected from the light splitter by the light transmitted from the light source and transmitted through the rotating first polarizer; Second measuring means for measuring the light transmitted from the light splitter and the light reflected from the first, second and third polarized light splitters to be measured; A third measurement means for measuring the light transmitted through the second polarizer rotating the light transmitted from the first, second, and third polarized light splitters; and the Jones matrix according to the transmission and reflection obtained by using the polarization ratio measured from the second polarizer. to be.
또한 존스행렬은, 반사 및 투과에 따라 수학식In addition, the Jones matrix is expressed according to reflection and transmission.
에 따르는 행렬인 것이 특징이다. 이때 t는 빛의 투과율, r은 빛의 반사율, p는 P편광, s는 S편광, c는 크로스토크(crosstalk)를 나타낸다. It is characterized by a matrix according to. Where t is light transmittance, r is light reflectance, p is P polarized light, s is S polarized light, and c is crosstalk.
또한 사분파장판 및 반파장판의 회전행렬은 각각 다음의 수학식을 따르는 존스행렬이고, ,In addition, the rotation matrix of the quarter wave plate and the half wave plate is the Jones matrix according to the following equation, ,
여기서, 는 각도 정렬오차인 것이 특징이다.here, Is an angle alignment error.
또한 간섭계는 호모다인 간섭광학계, 상변위간섭광학계 또는 헤테로다인 간섭광학계인 것이 특징이다.The interferometer may be a homodyne interference optical system, a phase displacement interference optical system, or a heterodyne interference optical system.
또한 최소 각도정렬값은 수학식In addition, the minimum angle alignment value is
에 따라 계산되고, 여기서, Enonlinear는 비선형오차를, ψQWP1은 기준팔(reference arm)의 사분파장판의 회전각도를, ψQWP2는 측정팔(measurement arm)의 사분파장파의 회전각도를, ψQWP3은 검출부의 사분파장판의 회전각도를, 그리고 ψHWP 는 검출부의 반파장판의 회전각도를 각각 나타내는 것이 특징이다. Where E nonlinear is the nonlinear error, ψ QWP1 is the angle of rotation of the quadrant plate of the reference arm, and ψ QWP2 is the angle of rotation of the quarter wave of the measurement arm, ψ QWP3 represents the rotation angle of the quarter- wave plate of the detector, and ψ HWP represents the rotation angle of the half-wave plate of the detector.
본 발명에 의하면 비선형 오차 보상을 통해 높은 분해능 및 정확도를 갖는 간섭계 구성이 가능하다.According to the present invention, it is possible to construct an interferometer having high resolution and accuracy through nonlinear error compensation.
또한 고분해능이 요구되는 시스템에서 실시간 보상이 가능해진다.Real-time compensation is also possible in systems requiring high resolution.
또한 변위 측정 센서 제조업체, 반도체, LCD, PDP 장비 제조업체 등과 같이 정확한 위치 제어가 필요한 모든 분야에 사용할 수 있게 된다.It can also be used in all applications requiring precise position control, such as manufacturers of displacement measurement sensors, manufacturers of semiconductors, LCDs, and PDP equipment.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 사용한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to components of each drawing, the same reference numerals are used for the same components as much as possible even if they are shown in different drawings.
또한 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
먼저 간섭계의 구성 및 작동을 설명하고 간섭계의 비선형 오차 보상방법에 대해 설명한다. First, the configuration and operation of the interferometer will be described and the nonlinear error compensation method of the interferometer will be described.
(간섭계의 구성)(Configuration of Interferometer)
도 3은 본 발명에 따른 간섭계의 구성을 보여주는 구성도이다. 본 발명에 따른 간섭계는 크게 광원(30)으로부터 생성된 빛을 간섭시켜 출사하는 간섭부(100)와, 이 간섭부(100)에서 출사된 빛으로부터 간섭신호를 검출하는 신호검출부(200)를 포함하여 이루어진다.3 is a block diagram showing the configuration of an interferometer according to the present invention. The interferometer according to the present invention includes an
간섭부(100)는 광원(30)과, 제 1 편광광선분할기(PBS1)와, 편광변경수단(40)을 포함하여 이루어진다. The
광원(30)에서 발생된 빛은 제 1 편광광선분할기(PBS1)에서 투과빛 및 반사빛으로 분광된다. 편광변경수단(40)은 투과빛 및 반사빛을 각각 더블패스방식으로 편광 상태를 변경시켜 준다.Light generated by the
이러한 편광변경수단(40)은 투과빛 및 반사빛에 각각 수직으로 설치되는 제 1, 2 사분파장판(QWP1,QWP2)과, 제 1, 2 사분파장판(QWP1,QWP2)을 투과한 빛을 다시 각각 제 1, 2 사분파장판(QWP1,QWP2)으로 반사시켜 주기 위한 제 1, 2반사경(41,42)를 포함하여 이루어진다. 또한, 편광변경수단(40)은 빛의 진행방향을 바꿔주기 위한 코너큐브(CC)를 더 포함하여 이루어진다. 코너큐브(CC)는 제 1 편광광선분할기(PBS1)를 중심으로 제 1 사분파장판(QWP1)과 대향되게 설치된다.The
신호검출부(200)는 간섭부(100)에서 출사되는 빛을 수직으로 방향을 바꿔주는 직각프리즘(50)과, 이 빛의 편광상태를 변화시켜주는 제 3 사분파장판(QWP3)과, 편광된 빛을 반사 또는 투과시켜 주는 광선분할기(NPBS)를 포함한다. The
또한, 신호검출부(200)는 광선분할기(NPBS)에서 투과된 빛을 입사받아 다시 편광 성분에 따라 빛을 분리하여 주는 제 2 편광광선분할기(PBS2)와, 제 2 편광광선분할기(PBS2)에 의해 분리된 빛을 각각 검출하는 제 1, 2 광검출기(D1,D2)를 포함한다. 뿐만 아니라, 신호검출부(200)는 광선분할기(NPBS)로부터 반사된 빛의 편광상태를 변화시켜 주는 반파장판(HWP)과, 이 반파장판(HWP)을 통과한 빛을 편광 성분에 따라 분리시켜주는 제 3 편광광선분할기(PBS3)와, 제 3편광광선분할기(PBS3)로부터 분리된 반사빛 및 투과빛을 각각 검출하는 제 3, 4 광검출기(D3,D4)을 포함하여 이루어진다. 또한 제 1 ~ 제 4 광검출기(D1 ~ D4)은 데이터 수집부(60)에 각각 간섭신호를 수집하고, 이 간섭신호로부터 위상검출기(70)에서 위상을 검출하게 된다.In addition, the
(간섭계의 작동)(Operation of interferometer)
본 발명에 따른 간섭계에서, 광원(30)는 주파수 안정화된 헬륨-네온 레이저(frequency stabilized He-Ne laser)이며, 파장이 632.8 nm인 광선을 생성한다. 또한, 이때의 광선은 제 1편광광선분할기(PBS1)에 45°각도로 입사된다. 이에 제 1 편광광선분할기(PBS1)에 조사된 광선은 45°각도로 편광된 투과빛(P성분)과 반사빛(S성분)으로 분할된다.In the interferometer according to the invention, the
분할된 투과빛과 반사빛은 각각 제 1, 2 사분파장판(QWP1,QWP2)을 통과하여 제 1, 2 반사경(41,42)에서 각각 반사되고, 반사된 빛은 각각 다시 제 1, 2 사분파장판(QWP1,QWP2)을 통과하게 된다. 이때, 제 1, 2 사분파장판(QWP1,QWP2)은 각각 45°각도로 정렬되어 있기 때문에, 처음에 선형으로 편광되었던 투과빛과 반사빛은 1차로 제 1, 2 사분파장판(QWP1,QWP2)을 통과하면서 원편광으로 편광상태가 바뀌게 된다. 이러한 원평광인 광선은 다시 제 1, 2 사분파장판(QWP1,QWP2)을 재통과하면서 원래의 선평광으로 편광 상태가 바뀌게 된다. 특히, 이때의 선편광은 원래의 선형 편광 성분에 수직인 선편광으로 바뀌게 된다.The divided transmitted light and the reflected light pass through the first and second quarter wave plates QWP1 and QWP2, respectively, and are reflected by the first and
한편, 제 2 사분파장판(QWP2)을 통과한 광선은 다시 코너큐브(CC)에서 반사되어 다시 제 1 편광광선분할기(PBS1)로 되돌아 오게 된다. 이렇게 되돌아온 선형편광빛은 각각 수직 편광 성분으로 바뀌었으므로 제 1 사분파장판(QWP1)에서 투과 또는 반사된다. 이때 맨 처음 제 1편광광선분할기(PBS1)에서 투과되었던 빛은 편광이 수직하게 바뀌었으므로 반사되고, 반사되었던 빛은 편광이 수직하게 바뀌었으므로 투과되게 된다. 마찬가지로 제 1, 2 사분파장판(QWP1, QWP2)을 투과한 후 제 1, 2반사경(41, 42)에서 반사되고, 다시 제 1, 2 사분파장판(QWP1, QWP2)을 투과한 뒤, 제 1 편광광선분할기(PBS1)로 입사된 후 간섭부(100)로부터 출사된다.On the other hand, the light rays passing through the second quarter wave plate QWP2 are reflected by the corner cube CC again to be returned to the first polarized light splitter PBS1. Since the linearly polarized light returned in this way is converted into a vertical polarization component, the linearly polarized light is transmitted or reflected by the first quarter wave plate QWP1. At this time, the light transmitted by the first polarization ray splitter PBS1 is reflected because the polarization is vertically changed, and the reflected light is transmitted because the polarization is vertically changed. Similarly, after passing through the first and second quarter wave plates QWP1 and QWP2, they are reflected by the first and second reflecting
간섭부(100)로부터 출사된 빛은 직각프리즘(50)에 의해 방향전환이 이루어진다. 이렇게 편광된 빛은 광선분할기(NPBS), 제 2, 3 편광광선분할기(PBS2 ,PBS3), 제 3 사분파장판(QWP3) 및 반파장판(HWP)의 조합 과정을 통과하면서 간섭신호의 상대적인 위상이 0°, 90°, 180°, 270°로 변화된다. 이러한 간섭신호는 각각 4개 의 제 1 ~ 4 광검출기(D1 ~ D4)에 의해 검출된다. 검출된 간섭신호는 데이터수집부(60)에 수집되고, 위상검출기(70)를 통해 각 간섭신호의 위상을 검출하게 된다.The light emitted from the
(간섭계의 비선형 오차 보상방법)Nonlinear Error Compensation Method of Interferometer
도 4는 본 발명에 따른 비선형 오차 보상방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 편광광선분할기(PBS1)를 포함하며 더블패스방식의 간섭부(100)를 통해 입사된 광선을 간섭시켜 주고, 간섭된 빛을 제 2, 3 편광광선분할기(PBS2, PBS3) 및 반파장판(HWP)과 사분파장판(QWP)이 조합된 신호검출부(200)를 통해 간섭신호를 얻는 간섭계의 비선형 오차 보상방법에 있어서, 제 1, 2, 3 편광광선분할기(PBS1)의 광학적 특성을 측정하여 행렬형태로 얻는 제 1 단계(S100); 반파장판(HWP) 및 사분파장판(QWP)의 회전행렬을 구하는 제 2 단계(S200); 제 1, 2, 3 편광광선분할기(PBS1, PBS2, PBS3)의 행렬과, 반파장판(HWP) 및 사분파장판(QWP)의 회전행렬을 이용하여 비선형오차를 구하는 제 3 단계(S300); 반파장판(HWP) 및 사분파장판(QWP)의 각 회전각에 대한 비선형오차로부터 반파장판(HWP) 및 사분파장판(QWP)의 최소 각도정렬값을 계산하는 제 4 단계(S400); 및 최소 각도정렬값만큼 반파장판(HWP) 및 사분파장판(QWP)을 상기 최소 각도정렬값으로 보상하여 회전시켜 주는 제 5 단계(S500);를 포함하여 이루어진다.4 is a flowchart illustrating a nonlinear error compensation method according to the present invention. As shown in FIG. 4, the first polarized light splitter PBS1 includes a first polarized light splitter PBS1 and interferes the incident light through the double pass type interference part 100, and the second and third polarized light splitters In the nonlinear error compensating method of an interferometer, which obtains an interference signal through a signal detector 200 combining PBS2, PBS3) and a half wave plate (HWP) and a quarter wave plate (QWP), the first, second and third polarization beam splitters ( A first step (S100) of measuring optical characteristics of the PBS1) to obtain a matrix; Obtaining a rotation matrix of the half-wave plate (HWP) and the quarter-wave plate (QWP) (S200); A third step (S300) of obtaining a nonlinear error using a matrix of the first, second, and third polarized light splitters PBS1, PBS2, and PBS3, and a rotation matrix of the half-wave plate HWP and the quarter-wave plate QWP; A fourth step (S400) of calculating a minimum angle alignment value of the half wave plate (HWP) and the quarter wave plate (QWP) from the nonlinear error for each rotation angle of the half wave plate (HWP) and the quarter wave plate (QWP); And a fifth step (S500) of compensating the half-wave plate (HWP) and the quarter-wave plate (QWP) by the minimum angle alignment value and rotating it by the minimum angle alignment value.
도 5는 본 발명에 따르는 편광광선분할기의 광학적 특성을 측정하기 위한 측정수단의 구성을 보여주는 개략도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 단계(S100)는 제 1, 2, 3 편광광선분할기(PBS1,PBS2,PBS3)의 광학적 특성을 측정하여 존스행 렬을 얻는다. 존스 행렬을 얻기 위해서는 도 5에서와 같은 특성측정수단을 이용한다. 이러한 특성측정수단을 통한 광학적 특성의 측정은 다음과 같이 이루어진다. 본 명세서에서는 제 1 편광광선분할기(PBS1)를 이용하여 측정하는 것을 설명한 것으로 제 2, 3 편광광선분할기(PBS2, PBS3)도 동일한 방법으로 광학적 특성을 측정한다.5 is a schematic view showing the configuration of measuring means for measuring the optical properties of the polarizing light splitter according to the present invention. As shown in FIG. 5, the first step S100 measures the optical characteristics of the first, second, and third polarized light splitters PBS1, PBS2, and PBS3 to obtain a Jones matrix. To obtain the Jones matrix, the characteristic measuring means as shown in FIG. 5 is used. Measurement of the optical characteristics through such a characteristic measuring means is performed as follows. In this specification, the measurement using the first polarized light splitter PBS1 has been described, and the second and third polarized light splitters PBS2 and PBS3 also measure optical characteristics in the same manner.
광원(30')으로부터 발생된 빛을 회전하는 제 1 편광기(10)에 투과하여 얻은 빛을 다시 광선분할기(NPBS)에 입사시킨다. The light obtained by transmitting the light generated from the light source 30 'through the rotating
광선분할기(NPBS)에서 분할된 반사빛을 제 1 측정수단(M1)으로 측정하고, 투과빛은 상술한 측정대상인 제 1 편광광선분할기(PBS1)에 입사시킨다. 제 1 편광광선분할기(PBS1)으로부터 반사된 빛을 제 2 측정수단(M2)으로 측정하고, 투과빛은 회전하는 제 2 편광기(20)로 입사한다. 제 2 편광기(20)를 투과한 빛은 제 3측정수단(M3)으로 측정한다. 이때 제 1, 2 편광기(10, 20)는 1:10000의 편광 분해능을 갖는 글랜톰슨 편광기를 이용하고, 제 1, 2, 3 측정수단(M1, M2, M3)은 포토다이오드를 이용한다.The reflected light split by the light splitter NPBS is measured by the first measuring means M1, and the transmitted light is incident on the first polarized light splitter PBS1 which is the measurement target. The light reflected from the first polarized light splitter PBS1 is measured by the second measuring means M2, and the transmitted light is incident on the rotating
이와 같이 제1, 2, 3 측정수단(M1, M2, M3)으로 반사율과 투과율이 최대일 때 측정된 편광비율을 이용하여 투과율(T) 및 반사율(R)에 따른 존스행렬을 다음 [수학식1]과 같이 얻을 수 있다. Thus, the Jones matrix according to the transmittance (T) and the reflectance (R) using the polarization ratio measured when the reflectance and the transmittance are maximum with the first, second, and third measuring means (M1, M2, M3) 1] can be obtained.
이때 t는 빛의 투과율, r은 빛의 반사율, p는 P편광, s는 S편광, c는 크로스토크(crosstalk)를 나타낸다.Where t is light transmittance, r is light reflectance, p is P polarized light, s is S polarized light, and c is crosstalk.
본 발명에서는 편광광선분할기(PBS)의 존스 행렬을 위와 같이 표현하는 것이 특징이다. 이는 편광광선분할기(PBS)를 빛이 투과 또는 반사함에 따라 생성되는 모든 편광 누설 성분을 고려하기 위함이다.In the present invention, the Jones matrix of the polarized light splitter PBS is characterized as described above. This is to consider all polarization leakage components generated as light passes or reflects through the polarized light splitter PBS.
본 발명을 위해 임의의 편광광선분할기(PBS)의 광학적 특성을 측정한 결과로 다음 [수학식2]과 같은 존스 행렬을 얻을 수 있다.For the present invention, as a result of measuring optical characteristics of an arbitrary polarization splitter (PBS), a Jones matrix as shown in
제 2 단계(S200)는 반파장판(HWP) 및 사분파장판(QWP)의 회전행렬을 구하는 단계이다. 파장판의 회전행렬은 파장판의 존스행렬을 이용하여 구하게 된다. 일반적으로 파장판의 존스행렬(Wo)은 [수학식3]으로 표현된다.The second step S200 is to obtain a rotation matrix of the half wave plate HWP and the quarter wave plate QWP. The rotation matrix of the wave plate is obtained by using the Jones matrix of the wave plate. In general, the Jones matrix W o of the wave plate is expressed by
또한 파장판의 회전행렬(W)은 존스행렬(Wo)의 전후에 R을 곱하여 [수학식4]와 같이 구한다.In addition, the rotation matrix W of the wave plate is obtained by multiplying R before and after the Jones matrix W o as shown in [Equation 4].
여기서, R은 회전각(ψ)에 대한 회전행렬을, Γ는 편광 성분에 따른 상대적인 위상 변화를, 는 파장 지연오차(phase retardance error)를, 는 회전각도를 각각 나타낸다.Here, R is a rotation matrix for the rotation angle (ψ), Γ is a relative phase change according to the polarization component, Phase retardance error, Represents the rotation angle, respectively.
이와 같은 [수학식 4]의 변수에 각각 반파장판(HWP)과 사분파장판(QWP)에 해당하는 값을 대입하게 되면, 다음의 [수학식 5]와 [수학식 6]와 같이 얻을 수 있다. [수학식 5]는 사분파장판(QWP)의 회전행렬을, [수학식 6]는 반파장판(HWP)의 회전행렬을 각각 나타낸다.Substituting the values corresponding to the half wave plate (HWP) and the quarter wave plate (QWP) into the variables of Equation 4, respectively, can be obtained as shown in
제 3 단계(S300)는 비선형오차를 구하는 단계이다. 비선형오차는 통상적으로 알려진 방법을 사용하며, 간섭계에서 얻어진 위상 정보의 비선형 정도를 계산해냄으로써 간섭계의 비선형오차를 구할 수 있다. 본 발명을 입증하기 위해 실험을 수행할 때는 파장판의 각도 정렬에 따른 비선형 오차를 얻기 위해 파장판을 0.5°이내의 일정한 각도로 회전시키며 각도 정렬값에 따른 비선형 오차를 계산을 통해 얻는다.The third step (S300) is a step of obtaining a nonlinear error. The nonlinear error is generally known, and the nonlinear error of the interferometer can be obtained by calculating the nonlinear degree of phase information obtained from the interferometer. When the experiment is performed to prove the present invention, in order to obtain a nonlinear error due to the angle alignment of the wave plate, the wave plate is rotated at a constant angle within 0.5 ° and the nonlinear error according to the angle alignment value is obtained through calculation.
제 4 단계(S400)는 제 3 단계(S300)에서 계산된 비선형오차로부터 최소 각도정렬값을 계산하는 단계이다. 즉, 제 1 편광광선분할기(PBS1)의 광학적 특성에 따라 파장판의 비선형오차가 달라지기 때문에, 각 파장판의 비선형오차를 각도오차의 함수로 가정하여 최소각도정렬값을 계산하게 된다. The fourth step S400 is a step of calculating a minimum angle alignment value from the nonlinear error calculated in the third step S300. That is, since the nonlinear error of the wavelength plate varies according to the optical characteristics of the first polarized light splitter PBS1, the minimum angle alignment value is calculated by assuming the nonlinear error of each wavelength plate as a function of the angle error.
이에, 최소 각도정렬값은 Therefore, the minimum angle alignment value
으로 나타낼 수 있다. 여기서, Enonlinear는 비선형오차를, ψQWP1은 기준팔(reference arm)의 사분파장판의 회전각도를, ψQWP2는 측정팔(measurement arm)의 사분파장파의 회전각도를, ψQWP3은 검출부의 사분파장판의 회전각도를, 그리고 ψHWP 는 검출부의 반파장판의 회 전각도를 각각 나타낸다. 즉, 각 파장판의 회전각에 따라 비선형오차의 크기가 달라지게 되는데, 제 1, 2, 3 편광광선분할기(PBS1,PBS2,PBS3)에 기인하는 편광 누설 성분에 의한 비선형 오차가 최소가 되도록 하는 파장판의 회전 정렬 각도값을 계산하게 되는 것이다. It can be represented as Where E nonlinear is the nonlinear error, ψ QWP1 is the rotation angle of the quadrant plate of the reference arm, ψ QWP2 is the rotation angle of the quarter wave of the measurement arm, and ψ QWP3 is The rotation angle of the quarter wave plate and ψ HWP represent the rotation angle of the half wave plate of the detection unit, respectively. That is, the magnitude of the nonlinear error varies according to the rotation angle of each wave plate. The nonlinear error caused by the polarization leakage components due to the first, second, and third polarization ray splitters PBS1, PBS2, and PBS3 is minimized. The angle of rotation alignment of the wave plate is calculated.
제 5 단계(S500)는 제 4 단계(S400)에서 계산된 각 파장판의 회전각도를 실제 간섭계에 적용하여 계산된 회전각도만큼 정렬하는 단계이다.The fifth step (S500) is a step of aligning the calculated rotation angle by applying the rotation angle of each wave plate calculated in the fourth step (S400) to the actual interferometer.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상술한 보상방법은 호모다인 간섭광학계, 상변위간섭(PSI)광학계 또는 헤테로다인 간섭광학계인 것에도 적용이 가능하다.In addition, in the preferred embodiment of the present invention, the above-described compensation method is applicable to homodyne interference optical system, phase shift interference (PSI) optical system or heterodyne interference optical system.
(바람직한 실시예)(Preferred embodiment)
본 발명의 바람직한 실시에에서는 다음과 같은 조건에서 수행한다.In a preferred embodiment of the present invention it is carried out under the following conditions.
광원은 주파수 안정화된 헬륨-네온 레이저이며(frequency stabilized He-Ne laser)이며, 파장은 632.8 nm이고, 약 1 %의 빛의 세기 변화(Intensity fluctuation)을 가진다.The light source is a frequency stabilized He-Ne laser, has a wavelength of 632.8 nm, and has an intensity fluctuation of about 1%.
2) 파장판은 1/250 [rad]의 파장지연 오차를 갖는다.2) The wave plate has a wavelength delay error of 1/250 [rad].
3) 편광 광선 분할기(PBS)는 불완전하여 편광 누설(crosstalk) 성분이 있다.3) The polarized light splitter PBS is incomplete and has a polarization crosstalk component.
도 6은 편광광선분할기 및 파장판의 이상적인 경우로 가정한 비선형 오차를 보여주는 그래프이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 편광광선분할기 및 파장판의 불완전성 및 정렬오차를 고려하지 않은 경우 계산상의 오차를 제외하면 비선형 오차는 거의 존재하지 않음을 알 수 있다. 그러나, 상술한 [수학식 1] ~ [수학식 6]을 이용하여 각도변위를 0.5°로 하여 비선형 오차를 구하면 다음과 같다. 그래프에서 "X"은 변위를, "Y"축은 비선형 오차를 각각 나타낸다.FIG. 6 is a graph showing nonlinear errors assuming ideal cases of a polarization splitter and a wave plate. As shown in FIG. 6, it can be seen that non-linear errors are almost absent except for calculation errors when the incompleteness and alignment error of the polarizing beam splitter and the wave plate are not considered. However, using the above-described
도 7는 본 발명에 따라 편광광선분할기 및 파장판의 정렬오차를 고려하여 측정한 비선형오차를 나타내는 그래프이다. 도 7에 도시된 바와 같이, PV(Peak-to-Valley)값이 약 3 nm 정도로, 이는 일반적인 간섭계에서 갖는 비선형 오차의 값에 가까운 것임을 알 수 있다. 또한, 비선형 오차는 주기적인 신호이며, 정현파의 고차(PV) 성분을 포함하고 있음을 알 수 있다.7 is a graph showing a nonlinear error measured in consideration of alignment errors of a polarizing beam splitter and a wave plate according to the present invention. As shown in FIG. 7, it can be seen that the peak-to-valley (PV) value is about 3 nm, which is close to the value of the nonlinear error of the conventional interferometer. In addition, it can be seen that the nonlinear error is a periodic signal and includes a sinusoidal high order (PV) component.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명에 따라 제 1 ~ 제 3 사분파장판 및 반파장판의 각도변화에 따른 비선형오차를 나타내는 그래프이다. 통상적으로 간섭계에서 이용되는 사분파장판의 경우 정렬각도는 45°이고, 반파장판인 경우의 정렬각도는 22.5°로 알려져 있다. 그러나, 각 파장판은 도 8a 내지 도 6d에 도시된 바와 같이, 회전각도에 따라 각각 다른 비선형 오차의 크기를 보여준다. 8A to 8D are graphs illustrating nonlinear errors according to angle changes of the first to third quarter wave plates and the half wave plate according to the present invention. In general, the alignment angle is 45 ° for the quarter wave plate used in the interferometer, and the alignment angle for the half wave plate is 22.5 °. However, each wave plate shows a different magnitude of nonlinear error according to the rotation angle, as shown in FIGS. 8A to 6D.
도 8a 내지 도 8c의 사분파장판(QWP1 ~ QWP3)인 경우 0.5°의 각도오차에 대해서 0.2 ㎚ 정도의 비선형오차를 나타낸다. 그러나, 도 8d의 반파장판(HWP)인 경우 동일 각도 오차에 대하여 0.3~0.4 ㎚ 정도의 비선형오차값의 변화를 보여준다. 이는 각도 변화에 대해 사분파장판(QWP1~QWP3)보다 반파장판(HWP)이 더 민감함을 알 수 있다. 도 8a 내지 도 8c에서, "Y"축은 비선형오차를, "X"축은 각각 해당 파 장판의 회전각도를 각각 나타낸다.In the case of the quadrature wave plates QWP1 to QWP3 in Figs. 8A to 8C, nonlinear errors of about 0.2 nm are shown for an angle error of 0.5 °. However, in the case of the half-wave plate (HWP) of Figure 8d shows a non-linear error value of about 0.3 ~ 0.4 nm for the same angle error. It can be seen that the half wave plate (HWP) is more sensitive than the quarter wave plate (QWP1 ~ QWP3) to the angle change. 8A to 8C, the "Y" axis represents a nonlinear error, and the "X" axis represents the rotation angle of the wave plate, respectively.
도 9a는 측정팔의 사분파장판 및 광선검출부의 반파장판의 각도변화에 따른 변위를 나타내는 그래프이고, 도 9b는 기준팔의 사분파장판 및 광선검출부의 반파장판의 각도변화에 따른 변위를 나타내는 그래프이고, 도 9c는 광선검출부의 사분파장판과 반파장판의 각도변화에 따른 변위를 나타내는 그래프이다. 도 9a 내지 도 9c에 도시된 바와 같이, 사분파장판(QWP1~QWP3)보다 반파장판(HWP)들이 동시에 오차가 있는 경우를 고려하여 비선형오차를 측정한 결과를 측정하여 보았다. Figure 9a is a graph showing the displacement according to the angle change of the quarter wave plate of the measuring arm and the half-wave plate of the light detection unit, Figure 9b is a graph showing the displacement according to the angle change of the quarter wave plate of the reference arm and the half-wave plate of the light detector 9C is a graph showing the displacement according to the angle change of the quarter wave plate and the half wave plate of the light detector. As shown in FIGS. 9A to 9C, nonlinear errors were measured in consideration of the case where the half-wavelength plates HWP had errors at the same time than the quarter-wavelength plates QWP1 to QWP3.
도 9a는 제 1사분파장판(QWP1) 및 광선검출부(200)의 반파장판(HWP)의 각도변화에 대한 변위를 측정한 것으로, 제 1 사분파장판(QWP1)의 회전각도가 59°이고 반파장판(HWP)이 23.1°일 때, 최소 비선형 오차값으로 약 1.1 nm 값을 갖는다. FIG. 9A illustrates the displacement of the first quarter wave plate QWP1 and the half wave plate HWP of the
도 9b는 제 2 사분파장판(QWP2) 및 광선검출부(200)의 반파장판(HWP)의 각도변화에 대한 변위를 측정한 것으로, 제 2 사분파장판(QWP2)의 회전각도가 29°이고 반파장판(HWP)이 23.1°일 때, 최소 비선형 오차값으로 1.3 nm 값을 갖는 것을 알 수 있다. FIG. 9B is a measurement of the displacement of the second quarter wave plate QWP2 and the half wave plate HWP of the
도 9c는 광선검출부(200)의 반파장판(HWP)과 제 3 사분파장판(QWP3)의 각도변화에 대한 변위를 측정한 것으로, 제 3 사분파장판(QWP3)의 회전각도가 23.2°이고 반파장판(HWP)이 23.2°일 때, 최소 비선형 오차값 약 1.7 nm 값을 갖는 것을 알 수 있다.FIG. 9C is a measurement of the displacement with respect to the angle change of the half wave plate HWP and the third quarter wave plate QWP3 of the
이와 같이 얻은 최소 비선형 오차값을 각도오차의 함수로 예상하여 표현되는 식, 을 이용하여 비선형 오차가 최소가 되도록하는 각 사분파장판 (QWP)및 반파장파(HWP)의 회전각도 정렬값을 다음 [수학식7]과 같이 계산한다.The minimum nonlinear error value thus obtained is expressed as a function of angular error. Calculate the rotation angle alignment value of each quarter wave plate (QWP) and half wave wave (HWP) to minimize the nonlinear error by using Equation (7).
여기서, QWP1 ~ QWP3는 각각 제 1 ~ 제 3 사분파장판, HWP는 반파장판을 나타낸다.Here, QWP1 to QWP3 represent first to third quarter wave plates, and HWP represents half wave plates.
따라서, 각 파장판은 이미 알려진 각도가 아닌, 제 1, 2, 3 편광광선분할기(PBS1, PBS2, PBS3)의 광학적 특성에 따른 새로운 회전 정렬 각도로 정렬되어야 함을 상술한 바와 같이 알 수 있다.Thus, it can be seen that each wave plate must be aligned with a new rotational alignment angle according to the optical characteristics of the first, second, and third polarized light splitters PBS1, PBS2, and PBS3, rather than the known angles.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이 다. Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
도 1은 간섭계의 비선형오차를 나타낸 그래프. 1 is a graph showing the nonlinear error of an interferometer.
도 2는 비선형 오차를 갖는 간섭계의 리사주 그래프.2 is a Lissajous graph of an interferometer with nonlinear error.
도 3은 본 발명에 따른 간섭계의 구성을 보여주는 구성도.3 is a block diagram showing the configuration of an interferometer according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따르는 비선형 오차 보상방법을 설명하기 위한 순서도.4 is a flowchart illustrating a nonlinear error compensation method according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따르는 편광광선분할기의 광학적 특성을 측정하기 위한 측정수단의 구성을 보여주는 개략도.5 is a schematic view showing the configuration of measuring means for measuring the optical properties of a polarized light splitter according to the present invention.
도 6은 편광광선분할기 및 파장판의 이상적인 경우로 가정한 비선형 오차를 보여주는 그래프.FIG. 6 is a graph showing nonlinear errors assuming ideal cases of polarizing beam splitters and wave plates. FIG.
도 7은 본 발명에 따라 편광광선분할기 및 파장판의 정렬오차를 고려하여 측정한 비선형오차를 나타내는 그래프.7 is a graph showing a nonlinear error measured in consideration of alignment errors of a polarization splitter and a wave plate according to the present invention.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명에 따라 제 1 ~ 제 3 사분파장판 및 반파장판의 각도변화에 따른 비선형오차를 나타내는 그래프.8A to 8D are graphs showing nonlinear errors according to angle changes of the first to third quarter wave plates and the half wave plate according to the present invention.
도 9a는 측정팔의 사분파장판 및 광선검출부의 반파장판의 각도변화에 따른 변위를 나타내는 그래프.Figure 9a is a graph showing the displacement according to the angle change of the quarter wave plate of the measuring arm and the half wave plate of the light detector.
도 9b는 기준팔의 사분파장판 및 광선검출부의 반파장판의 각도변화에 따른 변위를 나타내는 그래프.Figure 9b is a graph showing the displacement according to the angle change of the quarter wave plate of the reference arm and the half wave plate of the light detector.
도 9c는 광선검출부의 사분파장판과 반파장판의 각도변화에 따른 변위를 나타내는 그래프.Figure 9c is a graph showing the displacement according to the angle change of the quarter-wave plate and half-wave plate of the light detector.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 제 1 편광기 20 : 제 2 편광기10: first polarizer 20: second polarizer
30, 30' : 광원 40 : 편광변경수단30, 30 ': light source 40: polarization changing means
41 : 제 1 반사경 42 : 제 2 반사경41: first reflector 42: second reflector
50 : 직각프리즘 60 : 데이터수집부50: right angle prism 60: data collector
70 : 위상검출기 100 : 간섭부70: phase detector 100: interference
200 : 신호검출부 CC : 코너큐브200: signal detector CC: corner cube
D1 : 제 1 광검출기 D2 : 제 2 광검출기D1: first photodetector D2: second photodetector
D3 : 제 3 광검출기 D4 : 제 4 광검출기D3: third photodetector D4: fourth photodetector
HWP : 반파장판 M1 : 제 1 측정수단HWP: Half-wave plate M1: First measuring means
M2 : 제 2 측정수단 M3 : 제 3 측정수단M2: second measuring means M3: third measuring means
PBS1 : 제 1 편광광선분할기 PBS2 : 제 2 편광광선분할기PBS1: first polarized light splitter PBS2: second polarized light splitter
PBS3 : 제 3 편광광선분할기 QWP : 사분파장판 PBS3: Third polarized light splitter QWP: Quad wave plate
QWP1 : 제 1 사분파장판 QWP2 : 제 2 사분파장판 QWP1: first quarter wave plate QWP2: second quarter wave plate
QWP3 : 제 3 사분파장판 NPBS : 광선분할기 QWP3: Third quarter wave plate NPBS: Light splitter
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105881096A (en) * | 2014-05-09 | 2016-08-24 | 科德数控股份有限公司 | Circumference error compensation method using laser direct feedback |
CN105881103A (en) * | 2014-05-09 | 2016-08-24 | 科德数控股份有限公司 | Straightness error compensation method using laser direct feedback |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003028609A (en) | 2001-07-17 | 2003-01-29 | Nikon Corp | Interferometer, aligner, method of manufacturing microdevice, measuring apparatus and method of manufacturing aligner |
JP2006308594A (en) | 2005-04-29 | 2006-11-09 | Agilent Technol Inc | Displacement measuring interferometer with low nonlinear error |
-
2008
- 2008-03-26 KR KR1020080027914A patent/KR100898327B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003028609A (en) | 2001-07-17 | 2003-01-29 | Nikon Corp | Interferometer, aligner, method of manufacturing microdevice, measuring apparatus and method of manufacturing aligner |
JP2006308594A (en) | 2005-04-29 | 2006-11-09 | Agilent Technol Inc | Displacement measuring interferometer with low nonlinear error |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105881096A (en) * | 2014-05-09 | 2016-08-24 | 科德数控股份有限公司 | Circumference error compensation method using laser direct feedback |
CN105881103A (en) * | 2014-05-09 | 2016-08-24 | 科德数控股份有限公司 | Straightness error compensation method using laser direct feedback |
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