CN113728214A - 用于光学计量的高亮度照明源 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种照明源，其可包含两个或更多个输入光源、集光器，及光束均匀器、散斑减少器或任何数目个输出光纤的任何组合，以提供所选择的照明光展量(etendue)。所述集光器可包含一或多个透镜以将来自所述两个或更多个输入光源的照明组合成照明光束，其中来自所述两个或更多个输入光源的所述照明占据所述集光器的输入孔径的不同部分。所述光束均匀器可包含用于接收所述照明光束的第一非圆形核心光纤、第二非圆形核心光纤，及用于将所述照明光束的远场分布从所述第一非圆形核心光纤中继到所述第二非圆形核心光纤的输入面的一或多个耦合透镜，以提供具有均匀近场及远场分布的输出光。

Description

用于光学计量的高亮度照明源
相关申请案的交叉参考
本申请案根据35 U.S.C.§119(e)主张名叫阿姆农·马纳森(Amnon Manassen)、安迪·希尔(Andy Hill)、奥哈德·巴查尔(Ohad Bachar)及阿维·阿布拉莫夫(AviAbramov)的发明者在2019年4月19日申请的名称为“用于叠加计量的高亮度照明系统(HIGHBRIGHTNESS ILLUMINATION SYSTEM FOR OVERLAY METROLOGY)”的第62/836,254号美国临时申请案的权利，所述申请案的全文是以引用的方式并入本文中。
技术领域
本公开大体上涉及用于光学计量系统的照明源，且更特定来说，本发明涉及基于多个同调输入光束的高亮度照明源。
背景技术
照明源亮度或辐射率与来自源的每立体角辐射功率及源的空间范围有关。在给定光学系统中，与通过系统所捕获及引导的光相关联的有效源亮度控制可作为输出提供的光的强度。因此，在光学计量学的上下文中，照明源亮度限制样品上的光的强度且因此限制给定敏感度处的可能测量通量。因此，提高照明源的亮度可实现提高取样率、每测量提高敏感度或两者的组合。然而，必须权衡提高源亮度的方法与成本、系统复杂性及系统可靠性增加。因此，期望开发用于提供高效高亮度照明的系统及方法。
发明内容
根据本公开的一或多个说明性实施例，公开一种照明源。在一个说明性实施例中，所述照明源包含两个或更多个输入光源。在另一说明性实施例中，所述照明源包含集光器，其包含一或多个透镜以将来自所述两个或更多个输入光源的照明组合成照明光束，其中来自所述两个或更多个输入光源的所述照明占据所述集光器的输入孔径的不同部分。在另一说明性实施例中，所述照明源包含光束均匀器。在一个说明性实施例中，所述光束均匀器包含第一非圆形核心光纤以接收所述照明光束。在另一说明性实施例中，所述光束均匀器包含第二非圆形核心光纤。在另一说明性实施例中，所述光束均匀器包含一或多个耦合透镜以将所述照明光束的远场分布从所述第一非圆形核心光纤中继到所述第二非圆形核心光纤的输入面，其中来自所述第二非圆形核心光纤的所述照明光束的近场输出分布及远场输出分布在所选择的容限内是均匀的。
根据本公开的一或多个说明性实施例，公开一种照明源。在一个说明性实施例中，所述照明源包含两个或更多个输入光源。在另一说明性实施例中，所述照明源包含集光器，其包含一或多个透镜以将来自所述两个或更多个输入光源的照明组合成照明光束，其中来自所述两个或更多个输入光源的所述照明占据所述集光器的输入孔径的不同部分。在另一说明性实施例中，所述照明源包含具有不同光展量的两个或更多个输出光纤。在另一说明性实施例中，所述照明源包含光纤耦合器，其经配置以将所述照明光束选择性耦合到所述两个或更多个输出光纤的所选择的输出光纤中以按所选择的光展量提供所述照明光束。
根据本公开的一或多个说明性实施例，公开一种计量系统。在一个说明性实施例中，所述计量系统包含两个或更多个输入光源。在另一说明性实施例中，所述计量系统包含集光器，其包含一或多个透镜以将来自所述两个或更多个输入光源的照明组合成照明光束，其中来自所述两个或更多个输入光源的所述照明占据所述集光器的输入孔径的不同部分。在另一说明性实施例中，所述计量系统包含一或多个照明光学器件以将所述照明光束引导到样品。在另一说明性实施例中，所述计量系统包含一或多个集光光学器件以将由所述样品响应于所述照明光束而发射的辐射引导到检测器。
根据本公开的一或多个说明性实施例，公开一种光束均匀器。在一个说明性实施例中，所述光束均匀器包含第一非圆形核心光纤以接收照明光束。在另一说明性实施例中，所述光束均匀器包含第二非圆形核心光纤。在另一说明性实施例中，所述光束均匀器包含一或多个耦合透镜以将所述照明光束的远场分布从所述第一非圆形核心光纤中继到所述第二非圆形核心光纤的输入面，其中来自所述第二非圆形核心光纤的所述照明光束的近场输出分布及远场输出分布在所选择的容限内是均匀的。
应理解，以上一般描述及以下详细描述两者仅供示范及说明且未必限制本发明。并入本说明书中且构成本说明书的一部分的附图说明本发明的实施例且与一般描述一起用于解释本发明的原理。
附图说明
所属领域的技术人员可通过参考附图来更好地理解本公开的许多优点，其中：
图1是根据本公开的一或多个实施例的高亮度照明系统的框图；
图2是根据本公开的一或多个实施例的照明源的概念图，照明源包含集光器以将来自两个或更多个输入光源的输入光组合成单个源照明光束；
图3是根据本公开的一或多个实施例的光束均匀器的概念图；
图4A是根据本公开的一或多个实施例的具有正方形核心的非圆形核心光纤的横截面图；
图4B是根据本公开的一或多个实施例的具有六边形核心的非圆形核心光纤的横截面图；
图5A是根据本公开的一或多个实施例的包含可移动扩散器的散斑减少器的概念图；
图5B是根据本公开的一或多个实施例的散斑减少器的概念图，散斑减少器包含可控反射镜以将源照明光束定位于光纤的输入面上的各个位置处；
图5C是根据本公开的一或多个实施例的通过将源照明光束104选择性引导到第一所选择的光纤中以提供所选择的系统光展量的光展量切换的概念图；
图5D是根据本公开的一或多个实施例的通过将源照明光束104选择性引导到第二所选择的光纤中以提供所选择的系统光展量的光展量切换的概念图；
图6是根据本公开的一或多个实施例的一或多个滤波器的概念图；
图7是根据本公开的一或多个实施例的经配置以提供高亮度同调照明的照明系统的概念图；及
图8是根据本公开的一或多个实施例的包含高亮度照明系统的光学计量工具的概念图。
具体实施方式
现将详细参考附图中所说明的公开标的物。已相对于某些实施例及其特定特征特别展示及描述本公开。本文中所陈述的实施例被视作说明而非限制。所属领域的一般加护人员应易于明白，可在不背离本公开的精神及范围的情况下对形式及细节进行各种改变及修改。
本公开的实施例涉及用于通过将多个同调照明源组合成单个输出分布来提供高亮度照明的系统及方法。本公开的额外实施例涉及将经组合输出分布提供到所选择的光展量中，使得经组合源可与光学系统(例如(但不限于)光学计量系统)兼容。此外，尽管已认识到光学计量及光学检验可为例如半导体制造及计量的领域中的技术术语，但术语光学计量及光学计量工具在本文中用于大体上描述适合于(但不限于)样品特征化及缺陷检验的任何光学系统。
照明源亮度严重影响光学计量系统的设计及性能。照明源亮度或辐射率与来自源的每立体角辐射功率及源的空间范围有关。此外，样品上的辐射率受限于源的辐射率。
一般期望提供一种高亮度照明源来提供来自源的光的高效及灵活使用。因此，可利用照明源的光学系统(例如计量系统)的设计可并入系统的所要光学不变量、总体系统成本及所要性能指标(例如基于可用源的亮度的敏感度及通量)之间的权衡。例如，具有固定亮度的照明源会约束光学设计，其需要权衡性能指标(例如(但不限于)样品上的照明面积)、敏感度及测量通量。举另一实例来说，提高具有固定光展量或光学不变量的系统的照明源亮度可实现在无需进一步修改系统的情况下提高敏感度及/或测量通量。
一般可通过增加来自照明源的辐射功率或通过减小发射的立体角或源的空间范围(例如光展量)的任何组合来提高照明源的亮度。这些因子中的每一者可受相关联系统的技术限制及/或设计限制约束。例如，系统的光学不变量可基于样品上的所要辐射率性质来约束发射的可能立体角及/或照明源的空间范围。在一些应用(例如(但不限于)成像叠加计量学)中，可期望限制或减小样品上照明的数值孔径(NA)以提高准确性。然而，限制数值孔径可对应地限制可从其收集光的照明源的空间范围且因此限制源的有效亮度。
因此，通常期望通过在所选择的或受约束光展量内增加辐射功率来提高源亮度。然而，直接增加给定照明源的辐射功率通常面临技术挑战且需要高成本来换取亮度的些许增益。例如，增加激光泵浦功率可增加非同调源(例如基于等离子体的源)的辐射功率，但增加激光泵浦功率还要增大等离子体大小(例如增大源的空间范围)且因此提供源亮度的有限提高。举另一实例来说，增加同调激光源(例如超连续激光源)的泵浦功率可增加辐射功率，但此会负面影响增益材料寿命且会导致低效及昂贵的每美元亚线性光子亮度提高。
在本公开的一些实施例中，照明源将多个同调激光源组合成所选择的光展量以提供高亮度输出光束。在此方面，共同输出的亮度可与输入源的总和有关。例如，多个激光器的输出可经引导到共同集光光学器件，共同集光光学器件将光组合成单个源光束。在此方面，每一激光器的输出可占据集光光学器件的输入数值孔径的不同部分且经组合源光束将包含输入激光源的总和。
额外实施例涉及用于在近场及远场两者中提供均匀输出分布的光束均匀器。例如，光束均匀器可消除与上文所描述的多个输入激光器相关联的经组合源光束的不均匀性以产生在所选择的容限内的近场及远场两者中均匀的输出光束。然而，在此应认识到，根据本发明的实施例的光束均匀器可适合于基于包含(但不限于)单个源或多个源的组合的各种输入源来提供均匀输出。
在本公开的一些实施例中，光束均匀器包含具有非圆形形状核心的两个光纤(例如非圆形核心光纤)。在此方面，第一非圆形核心光纤的输出可在近场中空间均匀，但可能缺乏远场均匀性(例如角均匀性)。可通过将第一非圆形核心光纤的远场分布(例如，对应于角分布)映射到第二非圆形核心光纤的输入面上来获得近场均匀性及远场均匀性两者。
额外实施例涉及减轻与同调激光源相关联的散斑。可通过在相关时帧(例如(但不限于)检测器的积分时间)内产生多个去相关散斑分布来实现散斑减少。例如，可通过移动(例如旋转)扩散板来实现散斑减少。举另一实例来说，可通过使光在多模光纤的输入面上进行扫描以在光纤的输出处提供变化散斑分布来实现散斑减少。在一些实施例中，来自同调照明源的光可经扫描到光束均匀器的非圆形核心光纤的输入面上，如本文中所描述。
本公开的额外实施例涉及提供具有所选择的光展量的照明。在此方面，来自照明源的输出可与光学系统(例如(但不限于)光学计量系统)的光展量匹配。例如，来自具有相对较低光展量的源(例如(但不限于)激光源)的光可高效耦合到与光学系统的所选择的照明模式(例如照明场大小及数值孔径)相关联的相对较大光展量。
本公开的额外实施例涉及根据本发明的切换或以其它方式控制高亮度照明源的照明光展量。例如，可基于源中的光纤的核心大小及/或数值孔径来选择或以其它方式切换照明光展量。此外，照明源可包含具有不同核心大小及/或数值孔径的多个输出光纤，使得可通过选择输出光纤的核心大小及/或数值孔径来控制照明光展量。在一些实施例中，提供所选择的光展量的输出光纤可包含具有一或多个非圆形核心光纤的光束均匀器，如本文中所公开。
本公开的额外实施例涉及控制高亮度照明源的输出分布的光谱形状及强度。例如，一系列可调谐高通及低通光谱边缘滤波器可快速调谐输出光的光谱带宽。此外，可调谐强度滤波器可提供具有所选择的强度的输出光。
现参考图1到8，将更详细描述用于提供高亮度照明的系统及方法。
图1是根据本公开的一或多个实施例的高亮度照明系统100的框图。
在一个实施例中，照明系统100包含照明源102以产生源照明光束104。照明系统100可进一步包含额外组件以修改或以其它方式控制源照明光束104的空间、时间，及/或光谱特性。在另一实施例中，照明系统100包含一或多个滤波器106以控制源照明光束104的强度及/或光谱内容。在另一实施例中，照明系统100包含散斑减少器108以减轻与同调源照明光束104相关联的散斑。在另一实施例中，照明系统100包含光束均匀器110以提供在近场及远场两者中具有均匀空间分布的均匀照明光束112。例如，光束均匀器110可减轻来自照明源102的光的空间或角轮廓中的热点或其它不规则性的存在。
在另一实施例中，照明系统100包含经通信地耦合到照明源102、滤波器106、散斑减少器108或光束均匀器110中的至少一者的控制器114。在此方面，控制器114可向照明系统100的一或多个组件(包含(但不限于)照明源102、滤波器106、散斑减少器108或光束均匀器110)提供一或多个信号，以引导或以其它方式控制源照明光束104或均匀照明光束112的各种方面。
在另一实施例中，控制器114包含一或多个处理器116。在另一实施例中，一或多个处理器116经配置以执行经保存于存储器媒体118或存储器中的一组程序指令。此外，控制器114可包含一或多个模块，其含有可由处理器116执行的经存储于存储器媒体118中的一或多个程序指令。控制器114的处理器116可包含所属领域中已知的任何处理元件。在此意义上，处理器116可包含经配置以执行算法及/或指令的任何微处理器型装置。在一个实施例中，处理器116可由桌面计算机、大型计算机系统、工作站、图像计算机、并行处理器，或经配置以执行一程序(其经配置以操作照明系统100)的任何其它计算机系统(例如联网计算机)组成，如本公开中所描述。应进一步认识到，术语“处理器”可被广义地定义为涵盖具有一或多个处理元件的任何装置，所述处理元件执行来自非暂时性存储器媒体118的程序指令。
存储器媒体118可包含适合于存储可由相关联处理器116执行的程序指令的所属领域中已知的任何存储媒体。例如，存储器媒体118可包含非暂时性存储器媒体。作为额外实例，存储器媒体118可包含(但不限于)只读存储器、随机存取存储器、磁性或光学存储器装置(例如磁盘)、磁带、固态驱动器及其类似者。应进一步应注意，存储器媒体118可与处理器116一起收容于共同控制器外壳中。在一个实施例中，存储器媒体118可相对于处理器116及控制器114的物理位置远程定位。例如，控制器114的处理器116可存取可通过网络(例如因特网、内部网络及其类似者)存取的远程存储器(例如服务器)。因此，以上描述不应被解译为对本发明的限制，而仅是说明。
在此认识到，本发明中所描述的步骤可由控制器114实施。此外，控制器114可由单个组件或多个组件形成。在此应进一步注意，控制器114的多个组件可收容于共同外壳中或多个外壳内。以此方式，可将任何控制器或控制器的组合单独封装为适合集成到照明系统100中的模块。
照明源102可包含所属领域中已知的任何类型的光源。此外，照明源102可具有任何所选择的光谱内容。
在一个实施例中，照明源102包含一或多个同调光源，例如(但不限于)一或多个激光源。在此方面，照明源102可产生具有高同调性(例如高空间同调性及/或时间同调性)的源照明光束104。例如，照明源102可包含一或多个宽带激光器，例如(但不限于)一或多个超连续激光器或白光激光器。举另一实例来说，照明源102可包含一或多个窄带激光器。通过另一实例，照明源102可包含一或多个可调谐激光器以提供具有可调谐光谱强度的源照明光束104。此外，同调照明源102可基于任何类型的技术或产品设计。例如，照明源102可包含(但不限于)一或多个光纤激光器、一或多个二极管激光器或一或多个气体激光器的任何组合。
在另一实施例中，照明源102包含一或多个低同调性源以提供具有低或部分同调性(例如低或部分空间同调性及/或时间同调性)的源照明光束104。例如，照明源102可包含一或多个发光二极管(LED)。举另一实例来说，照明源102可包含激光持续等离子体(LSP)源，例如(但不限于)适合于含有一或多种元素的LSP灯、LSP灯泡或LSP腔室，所述一或多种元素可在由激光源激发成等离子体状态时发射宽带照明。举另一实例来说，照明源102可包含灯源，例如(但不限于)弧光灯、放电灯、无电极灯或其类似者。
此外，照明源102可包含光源的任何组合。在一个实施例中，照明源102包含用于提供宽带照明的一或多个超连续激光源及用于补充一或多个超连续激光源的光谱中的间隙的一或多个部分同调高亮度LED。
照明源102可进一步提供具有任何所选择的时间特性的光。在一个实施例中，照明源102包含一或多个连续波源以提供连续波源照明光束104。在另一实施例中，照明源102包含一或多个脉冲源以提供脉冲或以其它方式调制的源照明光束104。例如，照明源102可包含一或多个锁模激光器、一或多个Q切换激光器或其类似者。
照明源102可包含任何数目个输入光源或以其它方式由任何数目个输入光源形成。在一个实施例中，照明源102包含单个光源以产生源照明光束104。在另一实施例中，照明源102将由多个输入光源(例如(但不限于)多个激光源)产生的光组合成单个输出光束。在此方面，来自多个输入光源的光可经组合成共同光展量以提供高亮度照明。
在一些实施例中，照明源102通过组合来自多个输入光源的光来产生源照明光束104。图2是根据本公开的一或多个实施例的照明源102的概念图，照明源102包含集光器202以将来自两个或更多个输入光源206的输入光204组合成单个源照明光束104。例如，集光器202可包含一或多个光学组件，例如(但不限于)适合于从多个输入光源206接收输入光204且产生经组合源照明光束104的透镜或分束器。因此，源照明光束104中的功率可为输入光源206的功率的总和。
照明系统100可包含相对于集光器202以任何所选择的分布布置的任何数目个输入光源206。在一个实施例中，照明系统100包含具有以2D阵列图案(例如2D格栅图案)布置的输出光学器件(例如输出光纤、输出反射镜或其类似者)的多个输入光源206。例如，多个输入光源206的输出光学器件可以矩形阵列、三角形阵列、六边形阵列或其类似者布置。在另一实施例中，照明系统100包含以随机或伪随机分布布置的多个输入光源206。
输入光源206可以任何配置布置以在集光器202的输入孔径内提供输入光204。在一个实施例中，如图2中所说明，输入光源206经布置以在集光器202的输入数值孔径的专用部分内提供输入光204。例如，如图2中所说明，集光器202可在集光器202的输入孔径的专用部分内从每一输入源206接收经准直输入光204。此外，照明系统100可包含一或多个准直透镜208以使来自输入光源206的输入光204准直。在另一实施例中，尽管图中未展示，但来自输入光源206的输入光204可在集光器202的输入数值孔径内叠加。例如，基于光纤的输入光源206的输出光纤可布置成一束，使得从输出光纤发出的输入光204的输入光204可叠加。
输入光源206中的每一者可具有任何所选择的光谱或功率特性。在此方面，可基于输入光源206的光谱来控制源照明光束104的光谱，且可基于输入光源206的数目及功率来控制源照明光束104的功率。在一个实施例中，照明系统100包含具有基本上类似光谱及/或功率的多个输入光源206。在另一实施例中，多个输入光源206可具有不同光谱及/或功率。
然而，应理解，图2及相关联描述仅供说明且不应被解译为限制。确切来说，照明源102可包含任何数目个组件以使用所属领域中已知的任何技术将来自多个源的光组合成单个源照明光束104。在一个实施例中，照明源102组合来自具有正交偏振的两个输入源的输入光与偏振分束器以产生源照明光束104。在另一实施例中，照明源102使用一或多个二向色分束器来组合来自两个或更多个输入源的输入光与基本上非叠加光谱。在另一实施例中，照明源102在空间或角度上将来自两个或更多个输入光源的输入光封装到所选择的光展量中，所选择的光展量可(但未必)大于输入光源中的任一者的光展量。
现参考图3到4B，将更详细描述光束均匀器110。图3是根据本公开的一或多个实施例的光束均匀器110的概念图。均匀照明可有益于包含(但不限于)光学计量学的许多应用。然而，并非所有照明源具有足够均匀空间或角输出轮廓。例如，来自扩展照明源或经组合照明源(例如，如图2中所说明)的源照明光束104可具有不均匀空间或角轮廓，其可导致近场或远场的不均匀性。举另一实例来说，由具有不同光谱的多个输入激光源(例如输入光源206)形成的源照明光束104可展现空间变化光谱特性。因此，光束均匀器110可提供在近场及远场中具有均匀空间及光谱分布的均匀照明光束112。
在一个实施例中，光束均匀器110包含至少两个非圆形核心光纤及用于在非圆形核心光纤之间中继光的耦合光学器件以提供在近场及远场两者中均匀的均匀照明光束112。例如，图3说明根据本公开的一或多个实施例的具有第一非圆形核心光纤302a及第二非圆形核心光纤302b及用于将离开第一非圆形核心光纤302a的光中继到第二非圆形核心光纤302b的耦合光学器件304的光束均匀器110。
在此应认识到，单个非圆形核心光纤302可相对于输入面处的光的输入分布提高输出面处的光的输出分布的空间均匀性。在此方面，单个非圆形核心光纤302可操作为近场光束均匀器。然而，情况可为单个非圆形核心光纤302无法均匀化光的远场分布，使得即使输出面附近的近场分布空间均匀，但远场分布可展现热点或其它不规则性。换句话说，单个非圆形核心光纤302可相对于输入面处的光的空间分布均匀化输出面处的光的空间分布，但未必相对于进入光纤的光的角分布均匀化离开光纤的光的角分布。
在一个实施例中，如图3中所说明，光束均匀器110可包含耦合光学器件304以将第一非圆形核心光纤302a的输出的远场分布(例如角分布)中继到第二非圆形核心光纤302b的输入面。远场分布对应于来自第一非圆形核心光纤302a的光的角分布且因此可表示第一非圆形核心光纤302a的远场输出分布，其可展现上文所描述的不均匀性。因此，将此远场分布中继到第二非圆形核心光纤302b的输入面实现两点。首先，远场分布的任何不均匀性可由第二非圆形核心光纤302b减轻。因此，来自第二非圆形核心光纤302b的均匀照明光束112的近场空间分布可为均匀的(例如在所选择的容限内)。其次，第一非圆形核心光纤302a的输出处的近场中的均匀空间分布可经转换成到第二非圆形核心光纤302b中的均匀角分布。因此，来自第二非圆形核心光纤302b的均匀照明光束112的角或远场分布还可为均匀的(例如在所选择的容限内)。
光束均匀器110可包含具有适合于使输出光相对于输入光均匀化的任何大小或形状核心的非圆形核心光纤(例如第一非圆形核心光纤302a或第二非圆形核心光纤302b)。在此应进一步认识到，光束均匀器110(及因此可能整个照明系统100)的光展量可由总核心大小固定。因此，情况可为与光学系统的波长及/或光展量相关联的设计要求可限制总核心大小且因此限制光束均匀器110中非圆形核心光纤(例如第一非圆形核心光纤302a或第二非圆形核心光纤302b)的特性。
在一个实施例中，光束均匀器110中的至少一个非圆形核心光纤包含照明源102的一或若干操作波长处的单个多模核心。例如，多模非圆形核心可在垂直于光纤长度的平面中具有非圆形横截面形状。例如，多模非圆形核心可包含具有任何数目个直边的多边形的横截面形状。举另一实例来说，多模非圆形核心可包含具有一或多个曲边的横截面形状。
图4A及4B是根据本公开的一或多个实施例的非圆形核心光纤的横截面图。特定来说，图4A是具有正方形核心402的非圆形核心光纤302的横截面图，而图4B是具有六边形核心402(例如正六边形核心402)的非圆形核心光纤302的横截面图。然而，应了解，图4A及4B中所说明的正方形及六边形核心的实例仅供说明且不应被解译为限制。此外，非圆形核心光纤302可包含具有任何所选择的核心大小的单个多模核心。例如，非圆形核心光纤302可具有(但不限于)正方形核心(例如，如图4A中所说明)，其具有0.4mm边以提供0.22NA、具有0.2mm边以提供较小NA、具有0.6mm边以提供更高NA。
在此应认识到，以非圆形阵列布置的一束紧密堆积波导(例如一束个别杆、多核心光纤或其类似者)可以类似于本文中相对于单个非圆形核心光纤所描述的方式的方式提供光束均匀化。在另一实施例中，光束均匀器110中的至少一个非圆形核心光纤是具有一核心的多核心光纤，核心具有包含非圆形特征的紧密堆积阵列或束的横截面形状。在另一实施例中，光束均匀器110中的至少一个非圆形核心光纤包含具有非圆形横截面形状的操作波长处的单个多模核心，非圆形横截面形状原本适合于紧密堆积或展开成紧密堆积阵列(例如矩形、六边形或其类似者)。在此方面，核心形状可模仿一束紧密堆积的非圆形波导，但可操作为不同大小尺度的单核心多模光纤(例如，用于提供所要光展量)。例如，适合与延伸到紫外光谱范围中的波长一起使用(例如，适合与光学计量系统集成)的光束均匀器110可包含(但未必包含)具有非圆形横截面形状的至少一个单核心多模光纤。
非圆形核心光纤302(例如第一非圆形核心光纤302a或第二非圆形核心光纤302b)可通过所属领域中已知的任何工艺由任何材料或材料组合形成。例如，核心402及/或包层404可由包含(但不限于)玻璃、聚合物或结晶材料的任何材料形成。
情况可为均匀性的功效可受例如(但不限于)光纤长度、非圆形核心的形状或非圆形核心的大小的各种因子影响。例如，增大光纤长度一般(但未必)可线性提高光束均匀器110的性能。
现参考图5A及5B，将更详细论述散斑减少器108。在照明源102提供空间同调的均匀照明光束112的情况中，可期望提供散斑减少器108以在所选择的时帧内产生多个去相关散斑分布。例如，可期望在光学计量系统的检测器的积分时间内提供多个去相关散斑分布。在此方面，与空间同调的源照明光束104相关联的散斑可不表现为检测器上的噪声。
散斑减少器108可包含适合于实施所属领域中已知的任何散斑减少技术的任何数目个组件。
图5A是根据本公开的一或多个实施例的包含可移动扩散器502的散斑减少器108的概念图。扩散器502可包含随机或伪随机地散射或空间上修改入射光的相位的任何类型的材料。例如，扩散器502可包含(但不限于)磨砂玻璃板、伪随机蚀刻板或其类似者。在一个实施例中，散斑减少器108包含平移器504以使扩散器502以足以在所选择的时帧内提供多个去相关散斑分布的速率移动。例如，平移器504可包含(但不限于)用于旋转扩散器502的旋转台或用于线性平移扩散器502的平移台。
图5B是根据本公开的一或多个实施例的散斑减少器108的概念图，散斑减少器108包含可控反射镜506以将源照明光束104定位于光纤508的输入面上的各个位置处。在此应认识到，从光纤发出的光的散斑分布取决于传播通过光纤的许多波前的特定路径。因此，可通过时间上修改光路径的各种方面(包含(但不限于)光纤的输入角或位置)来变动输出散斑分布。
在一个实施例中，如图5B中所说明，散斑减少器108包含平移器510以修改可控反射镜506的位置以使源照明光束104在光纤508的输入面上进行扫描或以其它方式变动源照明光束104在光纤508的输入面上的输入角或位置。此外，可控反射镜506可(但未必)由控制器114控制。可控反射镜506可包含所属领域中已知的任何类型的可移动或可变形反射镜。例如，可控反射镜506可包含检流计。举另一实例来说，可控反射镜506可包含谐振扫描仪。举另一实例来说，可控反射镜506可包含附接到一或多个旋转或平移台的反射镜。
此外，可控反射镜506可使源照明光束104在光纤508的核心(例如核心402)的任何所选择的部分上进行扫描或以其它方式引导源照明光束104。在一个实施例中，可控反射镜506通过使源照明光束104在大于光纤508的核心的面积上进行扫描或以其它方式引导源照明光束104来过度填充光纤508的核心。在另一实施例中，可控反射镜506通过使源照明光束104在小于光纤508的核心的面积上进行扫描或以其它方式引导源照明光束104来欠填充光纤508的核心。在另一实施例中，可控反射镜506使源照明光束104在匹配光纤508的核心的面积上进行扫描或以其它方式引导源照明光束104。
在另一实施例中，散斑减少器108包含一或多个光学元件512以控制源照明光束104的空间大小。例如，如图5A中所说明，光学元件512可基于扩散器502上的各种结构的大小来将扩散器502上的源照明光束104扩展及/或准直为所选择的大小，以提供散射及/或相位修改。举另一实例来说，光学元件512可在平移器504上扩展及/或准直源照明光束104。此外，光学元件512可将源照明光束104聚焦到适合于与任何随后组件(例如(但不限于)光束均匀器110的第一非圆形核心光纤302a)耦合的所要光点大小。例如，散斑减少器108可利用图5A中的扩散器502或图5B中的平移器504的散射源照明光束104将源照明光束104提供到所选择的光展量(例如，与光纤508的核心大小相关联)中。
光纤508可包含所属领域中已知的任何类型的光纤。在一个实施例中，散斑减少器108包含专用光纤508。在另一实施例中，光纤508可对应于光束均匀器110的第一非圆形核心光纤302a。在此方面，散斑减少器108可将源照明光束104引导到光束均匀器110中。在一些实施例中，散斑减少器108不包含光纤508，但在任何所选择的平面中提供源照明光束104的多个去相关散斑分布。
此外，如本文中先前所描述，光纤可被特征化为具有基于光纤的核心大小及数值孔径(NA)的固有光展量。然而，应认识到，可通过欠填充光纤来一定程度上调整光纤的有效NA。因此，可由光纤的光展量控制或以其它方式界定通过光纤提供照明的照明系统100的光展量。在一些实施例中，照明系统100包含具有不同光展量(例如不同核心大小及/或不同数值孔径)的两个或更多个输出光纤，及用于将照明(例如源照明光束104)引导到所选择的输出光纤中的光纤耦合器，以提供所选择的系统光展量(例如所选择的照明光展量)。
图5C及5D是根据本公开的一或多个实施例的通过将源照明光束104选择性引导到所选择的光纤中以提供所选择的系统光展量的光展量切换的概念图。在一个实施例中，照明系统100可包含具有不同核心大小及/或数值孔径的多个输出光纤514(例如图5C中的输出光纤514a、514b)。例如，输出光纤514a可包含具有第一大小或NA的核心516a且输出光纤514b可包含具有第二大小或NA的第二核心516b。在另一实施例中，照明系统100包含光纤耦合器518以将光引导到所选择的输出光纤514中以提供所选择的系统光展量。
光纤耦合器518可包含所属领域中已知的任何类型的光纤耦合器。在一个实施例中，如图5C及5D中所说明，光纤耦合器518可包含可平移反射镜520(例如检流计或其类似者)及相关联平移器522及一或多个耦合光学元件524(例如透镜)。例如，光纤耦合器518可包含散斑减少器108的可控反射镜506。在另一实施例中，尽管图中未展示，但光纤耦合器518可包含一或多个平移装置以将所选择的输出光纤514定位于源照明光束104的光束光路中。光纤耦合器518还可经配置以通过控制用于将光耦合到所选择的输出光纤514中的NA来调整输出光纤514的NA且因此调整系统光展量。
此外，输出光纤514可包含任何类型的光纤。在一个实施例中，照明系统100包含多个光束均匀器110，其包含具有不同核心大小及/或数值孔径的光纤以提供不同光展量。在此情况中，光纤耦合器518(例如图5B中所说明的散斑减少器108的可控反射镜506或其类似者)可选择特定光束均匀器110来提供适合于耦合到任何外部系统(例如光学计量系统或其类似者)中的所选择的照明光展量。在另一实施例中，照明系统100包含任何数目个所选择的输出光纤514作为最终系统元件以提供所选择的照明光展量。
此外，尽管图中未展示，但照明系统100可向其提供照明的任何外部组件或系统(例如光学计量系统或其类似者)可具有适合于自所选择的输出光纤514中的任一者接收输出的一或多个元件。例如，如果可基于光谱内容、偏振或其类似者来区分来自输出光纤514的光，那么外部系统可包含一或多个分束器以将来自输出光纤514中的每一者的光引导到共同光束路径。举另一实例来说，外部系统可包含图5C的上下文中所描述的光纤耦合器以从所选择的输出光纤514选择性接收光且沿界定路径引导光。
现参考图6，图6是根据本公开的一或多个实施例的一或多个滤波器106的概念图。在一个实施例中，一或多个滤波器106的至少一者与控制器114通信地耦合，使得控制器114可控制源照明光束104的各种特性。
在一个实施例中，一或多个滤波器106包含至少一个可调谐强度滤波器602以选择性控制源照明光束104的强度。例如，可调谐强度滤波器602可包含位置变化中性密度滤波器(例如梯度滤波器或其类似者)。在此方面，可(例如由平移器604)通过调整可调谐强度滤波器602相对于源照明光束104的位置来控制源照明光束104的强度。例如，如图6中所说明，可调谐强度滤波器602可包含圆形梯度滤波器，使得可通过将圆形梯度滤波器旋转到所选择的位置来选择穿过可调谐强度滤波器602的源照明光束104的强度。举另一实例来说，尽管图中未展示，但可调谐强度滤波器602可包含线性梯度滤波器，使得可通过使用一或多个平移台将线性梯度滤波器平移到所选择的位置来选择穿过可调谐强度滤波器602的源照明光束104的强度。
在另一实施例中，一或多个滤波器106包含至少一个可调谐光谱滤波器(例如可调谐高通滤波器、可调谐低通滤波器、可调谐带通滤波器或可调谐陷波滤波器)以选择性控制源照明光束104的光谱特性。例如，可调谐光谱滤波器可包含一或多个位置变化滤波器，例如(但不限于)一或多个可调谐边缘滤波器，其中可基于源照明光束104的位置或角度来调谐截止波长。例如，如图6中所说明，一或多个滤波器106可包含圆形可调谐高通滤波器606及圆形可调谐低通滤波器608，其中可通过旋转相应滤波器来选择高通及低通截止波长。在此方面，可(例如由平移器610)通过修改可调谐高通滤波器606及/或可调谐低通滤波器608相对于源照明光束104的位置来快速调谐源照明光束104的光谱特性(例如中心波长、带宽、光谱透射率值或其类似者)。
然而，应理解，图6中所说明的滤波器106及相关联描述仅供说明且不应被解译为限制。确切来说，照明系统100可包含所属领域中已知的任何类型或组合的强度及/或光谱控制器。此外，在一些实施例中，尽管图中未展示，但可(例如，使用光束扫描仪或其类似者)将源照明光束104平移到滤波器中的任一者(例如可调谐强度滤波器602、可调谐高通滤波器606及/或可调谐低通滤波器608)上的所选择的位置以提供调谐。
现参考图7及8，更详细描述照明系统100的各种组件的集成及照明系统100到外部系统中的集成。
一般来说，图1中所说明的照明系统100的各种组件(例如照明源102、滤波器106、散斑减少器108及/或光束均匀器110)可以适合于提供具有所选择的特性的均匀照明光束112的任何组合及顺序集成。此外，在一些实施例中，照明系统100包含图1中所说明的组件的子集。
例如，图7是根据本公开的一或多个实施例的经配置以提供高亮度照明的照明系统100的概念图。在一个实施例中，照明系统100包含如图2中所说明那样配置的照明源102、如图6中所说明那样配置的滤波器106、如图5B中所说明那样配置的散斑减少器108及如图3中所说明那样配置的光束均匀器110。例如，照明源102可包含集光器202以将来自多个同调激光源(例如超连续激光源、窄带激光源、部分同调LED源或其类似者)的照明收集到共同光展量中以提供高亮度源照明光束104。滤波器106可包含可调谐强度滤波器602及一或多个可调谐光谱滤波器(例如可调谐高通滤波器606及可调谐低通滤波器608)以提供具有所选择的强度及光谱特性的源照明光束104。接着，散斑减少器108可包含可控反射镜506以使源照明光束104跨光束均匀器110(例如第一非圆形核心光纤302a)的输入面进行扫描。因此，散斑减少器108可同时减轻与同调输入光源206相关联的散斑且提供源照明光束104到光束均匀器110中的耦合。在此应认识到，由多个输入光源206形成的源照明光束104可展现实质不均匀性(例如热点及其类似者)。因此，光束均匀器110可提供在近场及远场两者中(例如，在所选择的容限内)具有均匀分布的均匀照明光束112。此外，照明系统100的光展量可由光束均匀器110中的光纤(例如第二非圆形核心光纤302b)的核心大小控制。因此，集光器202、滤波器106、散斑减少器108及光束均匀器110的组合可基于将多个输入光源206组合成所选择的光展量来提供高亮度可调谐同调照明源。
然而，应理解，图7中的实例实施例及相关联描述仅供说明且不应被解译为限制。确切来说，照明系统100可以任何所选择的顺序由组件的任何组合形成。例如，可有利地修改滤波器106、散斑减少器108及/或光束均匀器110的顺序。此外，并非所有组件必须包含于每一配置中。例如，可无需散斑减少器108，尤其在其中使用一部分或低同调照明源102的应用中。举另一实例来说，情况可为特定应用无需滤波器106或其一或多个组件。
在一些实施例中，本文中作为照明系统100的部分提供的个别组件可作为独立组件单独提供。例如，光束均匀器110可经提供为适合与各种输入光源一起使用的独立装置。
在一些实施例中，照明系统100可经集成到一或多个外部系统中。例如，照明系统100可提供适合用于光学计量系统中的均匀高亮度均匀照明光束112。
图8是根据本公开的一或多个实施例的包含高亮度照明系统100的光学计量工具800的概念图。光学计量工具800可经配置为所属领域中已知的任何类型的计量工具，其包含(但不限于)用于产生样品802的一或多个图像的成像计量工具或用于分析来自样品802的光的散射及/或衍射的散射测量计量工具。此外，计量工具可用于包含(但不限于)用于特征化所制造结构的一或多个方面的计量(例如叠加计量工具或其类似者)或用于检测经图案化或未经图案化样品上的缺陷的检验工具的任何应用中。
在一个实施例中，光学计量工具800包含照明系统100以产生在适合于与光学计量工具800集成的所选择的光展量中具有高亮度的均匀照明光束112。例如，照明系统100可(但未必)如图7中所说明那样配置。此外，均匀照明光束112可具有任何光谱宽度。在一个实施例中，照明系统100提供宽带同调照明(例如，基于多个超连续激光源)。
在另一实施例中，光学计量工具800使均匀照明光束112作为照明光束804从照明系统100经由照明路径806引导到样品802。照明路径806可包含适合于修改及/或调节照明光束804及将照明光束804引导到样品802的一或多个光学组件。例如，照明路径806可包含(但未必包含)一或多个透镜808(例如，用于准直照明光束804、中继光瞳及/或场平面或其类似者)或一或多个光束控制元件810以修改照明光束804。例如，光束控制元件810可包含(但不限于)一或多个偏振器、一或多个滤波器、一或多个分束器、一或多个扩散器、一或多个均质器、一或多个变迹器、一或多个光束整形器或一或多个反射镜(例如静态反射镜、可平移反射镜、扫描反射镜或其类似者)。在另一实施例中，光学计量工具800包含物镜812以将照明光束804聚焦到样品802(例如具有定位于样品802的两个或更多个层上的叠加目标元件的叠加目标)上。在另一实施例中，样品802经安置于适合于固定样品802且进一步经配置以相对于照明光束804定位样品802的样品台814上。
在另一实施例中，光学计量工具800包含一或多个检测器816，其经配置以通过集光路径820捕获从样品802(例如样品802上的叠加目标)发出的辐射(例如样品辐射818)且产生指示样品802的两个或更多个层的叠加的一或多个叠加信号。集光路径820可包含多个光学元件以引导及/或修改由物镜812收集的照明，其包含(但不限于)一或多个透镜822或一或多个光束控制元件824以修改样品辐射818。例如，光束控制元件824可包含(但不限于)一或多个滤波器、一或多个偏振器、一或多个光束挡块或一或多个分束器。
检测器816可接收适合于特定应用的样品辐射818的任何分布。例如，检测器816可接收由集光路径820中的元件(例如物镜812、一或多个透镜822或其类似者)提供的样品802的图像。举另一实例来说，检测器816可接收从样品802反射或散射(例如，经由镜面反射、漫反射及其类似者)的辐射。举另一实例来说，检测器816可接收由样品802产生的辐射(例如与照明光束804的吸收相关联的发光及其类似者)。举另一实例来说，检测器816可从样品802接收辐射的一或多个衍射级(例如0级衍射、±1级衍射、±2级衍射及其类似者)。在此方面，检测器816可响应于照明光束804而接收与样品辐射818的角分布相关联的光瞳平面图像。
光学计量工具800的照明路径806及集光路径820可以适合于使用照明光束804照射样品802且响应于入射照明光束804而收集从样品802发出的辐射的各种配置定向。例如，如图8中所说明，照明系统100可包含分束器826，其经定向使得物镜812可同时将照明光束804引导到样品802且收集从样品802发出的辐射。举另一实例来说，照明路径806及集光路径820可含有非叠加光学路径。
本文中所描述的标的物有时说明含于其它组件内或与其它组件连接的不同组件。应了解，此类所描绘的架构仅供示范，且实际上可实施实现相同功能的许多其它架构。就概念来说，用于实现相同功能的组件的任何布置经有效“相关联”以实现所要功能。因此，本文中经组合以实现特定功能的任何两个组件可视为彼“相关联”以实现所要功能，不管架构或中间组件如何。同样地，如此相关联的任何两个组件还可被视为彼此“连接”或“耦合”以实现所要功能，且能够如此相关联的任何两个组件还可被视为彼此“可耦合”以实现所要功能。“可耦合”的具体实例包含(但不限于)物理可交互及/或物理交互组件及/或无线可交互及/或无线交互组件及/或逻辑可交互及/或逻辑交互组件。
据信，将通过以上描述来理解本发明及其许多伴随优点，且应明白，可在不背离所公开标的物或不牺牲其所有实质优点的情况下对组件的形式、建构及布置进行各种改变。所描述的形式仅供说明，且所附权利要求书希望涵盖及包含此类改变。此外，应理解，本发明由所附权利要求书界定。

Claims (52)

1.一种照明源，其包括：
两个或更多个输入光源；及
集光器，其包含一或多个透镜以将来自所述两个或更多个输入光源的照明组合成照明光束，其中来自所述两个或更多个输入光源的所述照明占据所述集光器的输入孔径的不同部分；及
光束均匀器，其包括：
第一非圆形核心光纤，其中所述第一光纤接收所述照明光束；
第二非圆形核心光纤；及
一或多个耦合透镜，其用于将所述照明光束的远场分布从所述第一非圆形核心光纤中继到所述第二非圆形核心光纤的输入面，其中来自所述第二非圆形核心光纤的所述照明光束的近场输出分布及远场输出分布在所选择的容限内是均匀的。
2.根据权利要求1所述的照明源，其中所述集光器将来自所述两个或更多个输入光源的所述光组合成共同光展量。
3.根据权利要求1所述的照明源，其进一步包括：
两个或更多个准直透镜，其用于准直来自所述两个或更多个输入光源的所述光，其中所述集光器从所述两个或更多个准直透镜接收来自所述两个或更多个输入光源的所述光。
4.根据权利要求1所述的照明源，其中所述第一非圆形核心光纤或所述第二非圆形核心光纤中的至少一者的核心具有正六边形、矩形或正方形的形状。
5.根据权利要求1所述的照明源，其进一步包括：
两个或更多个输出光纤，其具有不同光展量；及
光纤耦合器，其经配置以将所述照明光束选择性耦合到所述两个或更多个输出光纤的所选择的输出光纤中，以在所选择的光展量中提供所述照明光束。
6.根据权利要求1所述的照明源，其进一步包括：
一或多个额外光束均匀器，其中所述两个或更多个输出光纤包括：
所述光束均匀器，及所述一或多个额外光束均匀器。
7.根据权利要求1所述的照明源，其中所述两个或更多个输入光源中的至少一者包括：
同调光源。
8.根据权利要求7所述的照明源，其中所述同调光束包括：
激光源。
9.根据权利要求7所述的照明源，其中所述激光源包括：
超连续激光源。
10.根据权利要求7所述的照明源，其进一步包括：
散斑减少器，其包含至少一个相变光学元件以在所选择的时帧内产生所述照明光束的多个去相关分布，以减轻所述照明光束中的散斑。
11.根据权利要求10所述的照明源，其中所述散斑减少器包括：
可移动扩散器。
12.根据权利要求10所述的照明源，其中所述散斑减少器包括：
可平移反射镜，其经配置以变动所述照明光束在所述第一非圆形核心光纤的输入面上的位置。
13.根据权利要求12所述的照明源，其中所述可平移反射镜使所述照明光束跨所述第一光纤的所述输入面进行过扫描。
14.根据权利要求1所述的照明源，其中所述两个或更多个光源中的至少一者包括：
非同调光源。
15.根据权利要求14所述的照明源，其中所述非同调光源包括：
激光持续等离子体源或灯源中的至少一者。
16.根据权利要求1所述的照明源，其进一步包括：
可调谐光谱滤波器或可调谐强度滤波器中的至少一者。
17.一种照明源，其包括：
两个或更多个输入光源；及
集光器，其包含一或多个透镜以将来自所述两个或更多个输入光源的照明组合成照明光束，其中来自所述两个或更多个输入光源的所述照明占据所述集光器的输入孔径的不同部分；
两个或更多个输出光纤，其具有不同光展量；及
光纤耦合器，其经配置以将所述照明光束选择性耦合到所述两个或更多个输出光纤的所选择的输出光纤中，以在所选择的光展量中提供所述照明光束。
18.根据权利要求17所述的照明源，其中所述两个或更多个输出光纤中的至少一者包括：
光束均匀器，其包括：
第一非圆形核心光纤，其中所述第一光纤从所述光纤耦合器接收所述照明光束；
第二非圆形核心光纤；及
一或多个耦合透镜，其用于将所述照明光束的远场分布从所述第一非圆形核心光纤中继到所述第二非圆形核心光纤的输入面，其中来自所述第二非圆形核心光纤的所述照明光束的近场输出分布及远场输出分布在所选择的容限内是均匀的。
19.根据权利要求18所述的照明源，其中所述第一非圆形核心光纤及所述第二非圆形核心光纤具有共同核心大小。
20.根据权利要求17所述的照明源，其中所述两个或更多个输入光源中的至少一者包括：
同调光源。
21.根据权利要求20所述的照明源，其中所述同调光源包括：
激光源。
22.根据权利要求21所述的照明源，其中所述激光源包含：
超连续激光源。
23.根据权利要求20所述的照明源，其进一步包括：
散斑减少器，其包含至少一个相变光学元件以在所选择的时帧内产生所述照明光束的多个去相关分布，以减轻所述照明光束中的散斑。
24.根据权利要求23所述的照明源，其中所述散斑减少器包括：
可移动扩散器。
25.根据权利要求23所述的照明源，其中所述散斑减少器包括：
可平移反射镜，其经配置以变动所述照明光束在所述所选择的输出光纤的输入面上的位置。
26.根据权利要求25所述的照明源，其中所述可平移反射镜使所述照明光束跨所述所选择的输出光纤的输入面进行过扫描。
27.根据权利要求17所述的照明源，其中所述两个或更多个输入光源中的至少一者包括：
非同调光源。
28.根据权利要求27所述的照明源，其中所述非同调光源包括：
激光持续等离子体源或灯源中的至少一者。
29.根据权利要求17所述的照明源，其进一步包括：
可调谐光谱滤波器或可调谐强度滤波器中的至少一者。
30.根据权利要求17所述的照明源，其进一步包括：
至少一个可调谐边缘滤波器。
31.根据权利要求17所述的照明源，其进一步包括：
光束均匀器，其包括：
第一非圆形核心光纤，其中所述第一光纤从所述集光器接收所述照明光束；
第二非圆形核心光纤；及
一或多个耦合透镜，其用于将所述照明光束的远场分布从所述第一非圆形核心光纤中继到所述第二非圆形核心光纤的输入面，其中来自所述第二非圆形核心光纤的所述照明光束的近场输出分布及远场输出分布在所选择的容限内是均匀的，其中所述光纤耦合器从所述光束均匀器接收所述照明光束。
32.一种计量系统，其包括：
两个或更多个输入光源；及
集光器，其包含一或多个透镜以将来自所述两个或更多个输入光源的照明组合成照明光束，其中来自所述两个或更多个输入光源的所述照明占据所述集光器的输入孔径的不同部分；
一或多个照明光学器件，其用于将所述照明光束引导到样品；及
一或多个收集光学器件，其用于将由所述样品响应于所述照明光束发射的辐射引导到检测器。
33.根据权利要求32所述的计量系统，其中所述集光器将来自所述两个或更多个输入光源的所述光组合成共同光展量。
34.根据权利要求32所述的计量系统，其进一步包括：
两个或更多个输出光纤，其具有不同核心大小；及
光纤耦合器，其经配置以将所述照明光束选择性耦合到所述两个或更多个输出光纤的所选择的输出光纤中，以在所选择的光展量中提供所述照明光束。
35.根据权利要求32所述的计量系统，其中所述照明源进一步包括：
两个或更多个准直透镜，其用于准直来自所述两个或更多个输入光源的所述光，其中所述集光器从所述两个或更多个准直透镜接收来自所述两个或更多个输入光源的所述光。
36.根据权利要求32所述的计量系统，其进一步包括：
光束均匀器，其包括：
第一非圆形核心光纤，其中所述第一光纤从所述集光器接收所述照明光束；
第二非圆形核心光纤；及
一或多个耦合透镜，其用于将所述照明光束的远场分布从所述第一非圆形核心光纤中继到所述第二非圆形核心光纤的输入面，其中来自所述第二非圆形核心光纤的所述照明光束的近场输出分布及远场输出分布在所选择的容限内是均匀的，其中所述一或多个照明光学器件从所述光束均匀器接收所述照明光束。
37.根据权利要求32所述的计量系统，其中所述两个或更多个输入光源中的至少一者包括：
同调光源。
38.根据权利要求37所述的计量系统，其中所述同调光源包括：
激光源。
39.根据权利要求38所述的计量系统，其中所述激光源包括：
超连续激光源。
40.根据权利要求37所述的计量系统，其进一步包括：
散斑减少器，其包含至少一个相变光学元件以在所选择的时帧内产生所述照明光束的多个去相关分布，以减轻所述照明光束中的散斑。
41.根据权利要求40所述的计量系统，其中所述散斑减少器包括：
可移动扩散器或可平移反射镜中的至少一者。
42.根据权利要求32所述的计量系统，其中所述两个或更多个输入光源中的至少一者包括：
非同调光源。
43.根据权利要求42所述的计量系统，其中所述非同调光源包括：
激光持续等离子体源或灯源中的至少一者。
44.根据权利要求32所述的计量系统，其进一步包括：
可调谐光谱滤波器或可调谐强度滤波器中的至少一者。
45.根据权利要求32所述的计量系统，其中所述计量系统包括：
叠加计量系统。
46.根据权利要求45所述的计量系统，其中所述叠加计量系统包括：
成像叠加计量系统，其中所述一或多个收集光学器件基于由所述样品发射的所述辐射来提供所述检测器上的所述样品的图像。
47.根据权利要求45所述的计量系统，其中所述叠加计量系统包括：
散射测量叠加计量系统，其中所述一或多个收集光学器件提供与由所述样品发射的辐射的角分布相关联的光瞳图像。
48.一种光束均匀器，其包括：
第一非圆形核心光纤，其中所述第一光纤接收照明光束；
第二非圆形核心光纤；及
一或多个耦合透镜，其用于将所述照明光束的远场分布从所述第一非圆形核心光纤中继到所述第二非圆形核心光纤的输入面，其中来自所述第二非圆形核心光纤的所述照明光束的近场输出分布及远场输出分布在所选择的容限内是均匀的。
49.根据权利要求48所述的光束均匀器，其中所述第一非圆形核心光纤在所选择的容限内相对于所述第一非圆形核心光纤的输入面处的所述照明光束的空间分布均匀化所述第一非圆形核心光纤的输出面处的所述照明光束的空间分布。
50.根据权利要求49所述的光束均匀器，其中所述第二非圆形核心光纤在所选择的容限内相对于所述第二非圆形核心光纤的所述输入面处的所述照明光束的空间分布均匀化所述第二非圆形核心光纤的输出面处的所述照明光束的空间分布。
51.根据权利要求48所述的光束均匀器，其中所述远场分布包括：
所述第一非圆形核心光纤的输出面处的所述照明光束的角分布。
52.根据权利要求48所述的光束均匀器，其中所述第一非圆形核心光纤或所述第二非圆形核心光纤中的至少一者的核心具有正六边形、矩形或正方形的形状。
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