PT736759E

PT736759E - Detector de frente de onda com micro-espelho para auto-referencia e seu alinhamento

Info

Publication number: PT736759E
Application number: PT96301860T
Authority: PT
Inventors: Ivan Prikryl; Hollis O'neal Hall
Original assignee: Discovision Ass
Priority date: 1995-04-07
Filing date: 1996-03-19
Publication date: 2000-05-31
Also published as: HK1012704A1; CN1153297A; SG73523A1; NO960583L; US6204925B1; ES2156326T3; US5771095A; SG73524A1; DK0736759T3; TW285713B; EP0814331A3; ES2142023T3; AU4578896A; JP2003185503A; EP0736759B1; US20010019415A1; PT814331E; DE69606450D1; EP0814331A2; SG43240A1

Description

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Descrição "Detector de frente de onda com micro-espelho para auto-referência e seu alinhamento"

Este invento refere-se a um sistema de teste de feixe óptico e, mais especificamente, a um interferómetro, que tem um micro-espelho para medição da qualidade de uma frente de onda de feixe óptico, um conjunto de filtro espacial, para redução dos efeitos da aberração num feixe, e a um processo de filtragem de um feixe numa medição de frente de onda; reivindicações 1, 6 e 8 .

Existem diversos sistemas para extracção de um feixe de referência a partir de uma de uma fonte sob teste. Foi verificado que tais feixes de referência são úteis em aplicações tais como a interferometria. Alguns sistemas utilizam um orifício de alfinete, isto é, uma abertura muito pequena, para gerar um feixe de referência a partir do feixe vindo de uma fonte a ser testada. A geração de um feixe de referência a partir de um feixe de fonte original, auxilia a proporcionar um feixe de referência, o qual tem o mesmo comprimento de onda e uma relação de fase constante com o feixe de fonte original. Frequentemente, é utilizado um orifício de alfinete para proporcionar um feixe de referência, o qual é relativamente isento dos efeitos da aberração presentes no feixe de fonte. É bem conhecido que, quando um orifício de alfinete suficientemente pequeno é colocado no percurso de um feixe com aberração, é produzido um feixe relativamente limpo, devido à maior parte da energia presente, devida à aberração, não passar.

Em alguns sistemas de interferómetro existentes, tem sido utilizado um expansor de feixe, para remover a aberração do feixe, utilizado como uma referência. Um sistema de interferómetro existente é descrito em "A Phase Measuring Radial Shear Interferometer for Measurring the Wavefronts of Compact Disc Laser Pickups" de B. E. Truax. Proceedings of SPIE - The International Societv for Optical Engineering". vol. 661 (1986), -2- 83 826 ΕΡ Ο 736 759/ΡΤ págs . 74 a 82 ("Truax") . No sistema descrito no mesmo, o interferómetro é colocado é colocado na saída de uma fonte de feixe laser. Um divisor de feixe divide o feixe da fonte num feixe de teste e num feixe de referência. Uma abertura é utilizada em conjugação com um expansor de feixe para remover a aberração do feixe a ser utilizado como referência.

Tais sistemas de abertura/expansor de feixe aceitam, em geral, uma entrada de feixe colimada e produzem uma saída colimada. Em tais sistemas, o feixe é passado através de uma abertura para a filtragem da energia de aberração, a qual é proporcionalmente maior fora do centro do feixe. O feixe filtrado resultante, agora mais estreito, é então expandido a fim de restaurar o mesmo para a largura do feixe da fonte.

Como indicado, tais sistemas aceitam, em geral, uma entrada de feixe colimada. Uma vez que o feixe é colimado, a sua energia não é tão concentrada no centro como num feixe focado. Num sistema expansor de feixe de abertura 10X de 10%, a abertura tem um décimo do diâmetro do feixe. Assim, a área da abertura é, aproximadamente, um centésimo da área do feixe original. Quando um tal sistema de abertura de 10% é utilizado como tipicamente com um feixe colimado, substancialmente toda a energia do feixe não passa na abertura. Esta grande perda de energia coloca um limite inferior no nível de energia das fontes, as quais podem ser testadas em tais sistemas.

No sistema descrito em Truax, o feixe de teste e o feixe de referência, que retornam do expansor de feixe são combinados num divisor de feixe e guiados por um conjunto de lentes e um espelho para formar um padrão de interferência no captor de uma câmara de video. 0 padrão de interferência é analisado para gerar dados que representam a partida do feixe de fonte, a partir do qual se produz uma frente de onda ideal.

Uma desvantagem do sistema descrito em Truax é que o interferómetro deve ser reconfigurado para uma regulação diferente da utilizada para o teste, a fim de verificar e -3- 83 826 ΕΡ Ο 736 759/ΡΤ corrigir ο alinhamento e a colocação dos elementos do sistema e da fonte, Por exemplo, no sistema descrito em Truax, um espelho é feito deslizar para o lugar para bloquear a luz de embater na câmara de video, vinda da direcção normal utilizada no teste. 0 feixe, vindo da fonte, é focado para o centro de uma superfície, na qual se encontra o orifício de alfinete. Uma porção do feixe focado é reflectida de retorno da superfície e guiada através das lentes de alinhamento para o espelho deslizante, onde a mesma é reflectida para a câmara de video. É utilizado um 1ED (díodo emissor de luz) para iluminar o orifício de alfinete a partir da direcção inversa à que ocorre durante o teste. Os elementos do sistema são então ajustados e alinhados, enquanto o orifício de alfinete é iluminado a partir de trás, de modo que a imagem iluminada por trás do orifício de alfinete se sobrepõe à imagem do ponto focado pela fonte a ser testada. Quando o alinhamento está completo, o espelho deslizante é feito deslizar para fora do percurso do feixe e o interferómetro é reconfigurado para a regulação de teste. A alteração da regulação de teste durante a operação de alinhamento tem as desvantagens da complexidade de sistema aumentada e da incapacidade para permitir que o alinhamento seja verificado, enquanto o sistema está configurado para teste.

Em US 4 682 025 é descrito um interferómetro e um processo correspondente para utilização na medição e correcção das aberrações da frente de onda num feixe de radiação. O interferómetro inclui elementos ópticos para geração de um feixe de referência, com uma característica de fase de frente de onda conhecida. O feixe de referência é recombinado com o feixe de amostra, para produzir um padrão de interferência indicativo das aberrações de fase no feixe de amostra, quando comparado com o feixe de referência. Um agrupamento de detectores produz sinais eléctricos, que correspondem a elementos discretos do padrão detectado e um circuito eléctrico para cada detector elementar gerar sinais de correcção de fase para serem aplicados a um conjunto de elementos de espelho móveis, dispostos para -4- 83 826 ΕΡ Ο 736 759/ΡΤ efectuarem alterações de fase no percurso de feixe de amostra. Numa disposição, o interferómetro utiliza um feixe de referência, o qual é focado por uma lente através de um filtro espacial de orifício de alfinete e para um espelho. Além disso, a luz reflectida de retorno através do filtro espacial está isenta de aberração.

Os objectos específicos do presente invento, em conjunto com as características adicionais que contribuem para os mesmos e as vantagens que acrescem dos mesmos serão evidentes a partir da descrição seguinte de uma concretização preferida do invento, a qual é mostrada nos desenhos anexos, em que: a fig. 1 é um diagrama de blocos esquemático de um interferómetro de acordo com o presente invento; a fig. 2 é um traçado da distribuição da intensidade espacial para os feixes tanto sem aberração como com aberração; e a fig. 3 é uma representação logaritmica das curvas traçadas, representadas na fig. 2. É um objecto do presente invento proporcionar um filtro óptico, o qual proporciona um primeiro feixe relativamente isento de aberração, enquanto proporciona simultaneamente um segundo feixe, o qual pode ser utilizado para fins de observação de alinhamento.

Um objecto adicional deste invento é proporcionar um interferómetro, o qual tem um micro-espelho para geração de um feixe de referência, o qual está relativamente isento da aberração presente no feixe de fonte.

Um outro aspecto do presente invento é proporcionar um interferómetro, cuja regulação não necessita de ser alterada durante a operação de alinhamento.

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Estes e outro objectos do invento são proporcionados pelo um interferómetro, que tem um micro-espelho para geração de um feixe de referência, o qual está relativamente isento^dos efeitos da aberração num feixe de fonte, de acordo com a combinação das características da reivindicação 1. 0 interferómetro é utilizado para criar e detectar um padrão de interferência para saída para um analisador de padrão de interferência. 0 interferómetro de acordo com o presente invento aceita uma entrada de feixe de fonte a partir de uma fonte em teste. 0 presente interferómetro está equipado com um divisor de feixe para divisão do feixe de fonte num feixe de teste e num feixe de referência. 0 interferómetro tem um espelho, disposto no percurso do feixe de teste, para reflexão do feixe de teste de retorno para o divisor de feixe. Este espelho pode ser movido longitudinalmente em relação ao feixe de teste para variação da fase do feixe de teste em relação à fase do feixe de referência.

Um micro - espelho é colocado no percurso do feixe de referência, para reflexão de uma porção do feixe de referência de retorno para o divisor de feixe. São utilizados meios de focagem, tais como uma lente, no percurso do feixe de referência entre o divisor de feixe e o micro-espelho, para a focagem do feixe de referência para o micro-espelho. 0 micro-espelho tem um reflector de dimensão lateral, o qual não excede a dimensão lateral aproximada do lóbulo central da distribuição de intensidade espacial do feixe de referência focado no mesmo, pelo meios de focagem. A dimensão lateral do micro-espelho é, de preferência, cerca de um terço da dimensão lateral do lóbulo central da distribuição de intensidade espacial do feixe de referência focado. O interferómetro inclui, de preferência, um detector de alinhamento posicionado por detrás do micro-espelho. O micro-espelho do presente invento, que tem uma área de reflexão mais pequena do que o lóbulo central do feixe de referência focado, serve também como um filtro espacial para redução dos efeitos de aberração num feixe. 0 filtro inclui um reflector, que tem uma dimensão lateral,

83 826 ΕΡ Ο 736 759/ΡΤ -6- a qual não excede a dimensão lateral aproximada do lóbulo central do feixe focado para o reflector. A dimensão lateral do reflector não excede, de preferência, aproximadamente um terço da dimensão lateral do lóbulo central do feixe focado. 0 presente invento proporciona também um processo para filtragem de um feixe, o feixe é focado para uma superfície re f1ectora-transmissora. Uma porção central do feixe é reflectida, enquanto que uma outra porção, que assenta fora da porção central, é transmitida. A porção central reflectida não excede a dimensão lateral aproximada do lóbulo central da distribuição de intensidade espacial do feixe focado. A dimensão da porção reflectida é, de preferência, cerca de um terço da dimensão lateral do lóbulo central da distribuição de intensidade espacial do feixe. Será apreciado pelo peritos da técnica, que a precisão e a intensidade do feixe reflectido são influenciadas pela dimensão da porção seleccionada para ser reflectida. A selecção de uma porção mais pequena para reflexão produzirá um feixe de referência mais preciso, isto é, com menos aberração, enquanto que a selecção de um porção maior para reflexão produzirá um feixe de referência de intensidade maior. 0 micro-espelho funciona como um filtro espacial e proporciona o mesmo, o qual simultaneamente proporciona um porção de feixe reflectida, conhecida como um feixe de referência, para interferência com uma porção do feixe de teste que entra não filtrado e uma porção de feixe de transmitida para ser recebida por um sistema de observação de alinhamento.

Um processo para a filtração de um feixe, de acordo com o presente invento, permite a uma porção do feixe filtrado ser recebida por um sistema de observação de alinhamento. 0 processo permite apontar e alinhar um sistema de medição de frente de onda, por exemplo, um interferómetro, a ser monitorizado sem uma alteração na configuração do sistema de medição de frente de onda.

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Uma concretização preferida do interferómetro, de acordo com o presente invento, inclui um divisor de feixe, para divisão de um feixe de fonte num feixe de teste e num feixe de referência, um dispositivo de formação de imagem, para detecção de um padrão de interferência, um espelho, disposto num percurso do feixe de teste para reflexão do feixe de teste para o dispositivo de formação de imagem, um micro-espelho, disposto num percurso do feixe de referência para reflexão de uma porção do feixe de referência para o dispositivo de formação de imagem e um mecanismo de focagem, disposto num percurso do feixe de referência, entre o divisor de feixe e o micro-espelho, empregue para focagem do feixe de referência no micro-espelho. De acordo com um aspecto deste invento, o micro-espelho tem uma dimensão lateral que não excede a dimensão lateral aproximada do lóbulo central do feixe de referência, focado no mesmo pelo mecanismo de focagem, pelo que o feixe de teste é reflectido pelo espelho e uma porção do feixe de referência é reflectida pelo micro-espelho, de modo que o feixe de teste de reflexão e a porção reflectida do feixe de referência incidem ambos para o dispositivo de formação de imagem e formam um padrão de interferência que pode ser medido sobre o mesmo. A concretização atrás do presente interferómetro pode adicionalmente incluir um detector de alinhamento, disposto por trás do micro-espelho.

De acordo com um outro aspecto do presente invento é proporcionado um filtro espacial, para redução dos efeitos da aberração num feixe, com as características da reivindicação 6. Este filtro inclui um reflector, disposto numa base transparente, na qual o reflector tem uma dimensão lateral que não excede a dimensão lateral aproximada do lóbulo central da distribuição de intensidade espacial do feixe focado para o reflector.

De acordo ainda com um outro aspecto deste invento é descrito um processo de filtragem de um feixe num sistema de medição de frente de onda, de acordo com as características da reivindicação 8. Este processo inclui especificamente os passos de focagem do feixe, reflexão de uma primeira porção do feixe

83 826 ΕΡ Ο 736 759/ΡΤ -8-focado, compreendendo esta primeira porção uma porção central que não excede a dimensão lateral aproximada de um lóbulo central da distribuição de intensidade espacial do feixe, quando focado, transmissão de uma segunda porção do feixe e incluindo esta segunda porção uma porção que se encontra fora da primeira porção.

Com referência agora à fig. 1, é mostrado um interferómetro 10 para utilização na realização de medições de um sujeito em teste ou "SUT" 12. Um feixe 14, vindo do sujeito em teste 12, está acoplado à entrada do interferómetro 10. A saída do interferómetro 10, quando compreendida por um sinal de alinhamento 20, vindo da câmara de alinhamento 20, e um sinal de franja 22, vindo de uma câmara de franja 24, forma as entradas para um analisador de frente de onda 16. Dentro do sujeito em teste 12 está um fonte pontual de radiação 26, um colimador 28 e uma pupila de saída 30, a qual forma uma abertura de feixe para estabelecimento da largura do feixe que sai do SUT 12.

Dentro do interferómetro 10 encontra-se um divisor de feixe 32, uma lente de percurso de referência 34, uma lente de imagem 36, um espelho de percurso de teste 38, um micro-espelho 44, um transdutor de sinal de imagem de alinhamento apropriado, o qual pode ser uma câmara de video e o qual é implementado na presente concretização como a câmara de alinhamento 20 e um transdutor de sinal de imagem de franja, o qual pode ser também uma câmara de video tal como uma câmara de franja 24.

Como representado na fig. 1, um divisor de feixe 32 divide o feixe 14, que sai do sujeito em teste 12 em dois feixes, um feixe de percurso de teste 40 e um feixe de percurso de referência 42. O feixe de percurso de teste 40 desloca-se a partir do divisor de feixe 32 para o espelho de percurso de teste 38, após o que é reflectido de retorno para o divisor de feixe 32 e reflectido por meio disso para uma câmara de franja 24. O feixe de percurso de teste reflectido é então focado pela lente de imagem 36 para formar uma imagem da pupila de saída 30 numa câmara de franja 24. O feixe de percurso de referência 42 -9- 83 826 ΕΡ Ο 736 759/ΡΤ desloca-se para fora do divisor de feixe 32 e é feito convergir pela lente de percurso de referência 34 para o micro-espelho 44. A distância entre o divisor de feixe 32 e o espelho de percurso de teste 38 é, de preferência, escolhida de modo a ser igual à distância entre o divisor de feixe 32 e o micro-espelho 44, de modo que os feixes de retorno do espelho de percurso de teste 38 e do micro-espelho 44 e incidentes para a câmara de franja 24 fiquem estacionários em fase relativamente entre si e possam formar franjas de interferência para análise pelo analisador de frente de onda 16. O micro-espelho 44 reflècte a energia apenas a partir da porção central do feixe focado e permite à energia remanescente passar através de uma base transparente 46 e de uma lente de alinhamento de imagem 48 para a câmara de alinhamento 20. Uma porção 50 do feixe de referência 42, a qual é reflectida pelo micro - espelho 44, é colimada pela lente de percurso de referência 34, passada através do divisor de feixe 32 e a lente de percurso de imagem 36, a qual forma imagem na pupila de saída 30 para o captor da câmara de franja 24. A câmara de alinhamento 20, em conjunto com a lente de imagem de alinhamento 48, está posicionada por detrás do micro-espelho 44 e a base transparente 46. A luz do feixe de percurso de referência 42, a qual embate na base transparente 46, mas não no micro-espelho 44, provoca que uma imagem do ponto focado em conjunto com a sombra resultante, provocada pelo micro-espelho 44 seja modelada para a câmara de alinhamento 20. O sinal de alinhamento 18 é feito sair da câmara de alinhamento 20 para um monitor 52, para verificação do alinhamento correcto do micro-espelho 44. 0 monitor 52 exibe uma imagem do ponto focado e da sombra resultante, provocada pelo micro-espelho 44. Um operador que vê a exibição pode ajustar a posição do micro-espelho 44 ou de outros elementos, incluindo o sujeito em teste 12, de modo a assegurar a pontaria correcta, o alinhamento horizontal e a focagem correctos do feixe de percurso de referência 34 para o micro-espelho 44. Em geral, os -10- 83 826 ΕΡ Ο 736 759/ΡΤ elementos do interferómetro 10 são ajustados para 'certas condições normalizadas, portanto a pontaria e o alinhamento do sujeito em teste 12 são ajustados. A pontaria do sujeito em teste 12 pode ser ajustada movendo a fonte pontual 26 lateralmente em relação ao colimador 28. Será apreciado do anterior que a pontaria e a alinhamento de fonte podem ser observados e ajustados sem qualquer alteração na configuração do interferómetro 10. O micro-espelho 44 pode ser construído por qualquer dos diversos processos conhecidos, tais como por chapeamento selectivo e fotolitografia num substrato transparente tal como o vidro. O apêndice A é uma listagem dos componentes, incluindo artigos disponíveis comercialmente, que podem ser utilizados para construir o filtro espacial e o interferómetro do presente invento. A função do micro-espelho 44 é gerar um feixe de referência a partir do feixe de fonte, o qual está relativamente isento dos efeitos da aberração no feixe de fonte. A selecção do tamanho do micro-espelho é descrita abaixo com referência à fig. 2.

Na fig. 2, uma curva 202 representa uma distribuição de intensidade espacial, expressa como a intensidade em função da coordenada lateral, de um feixe focado, o qual está isento de efeitos de aberração. O feixe sem aberração é apontado e alinhado de modo que ocorra um intensidade de pico 204 numa linha central 206. Os mínimos de intensidade 208 ocorrem em primeiros pontos de mínimo 210 e 212, também conhecidos como mínimos ou primeiros nulos de difracção de ordem zero. A distribuição de intensidade do feixe isento de aberração 202 exibe também segundos pontos de mínimo 214 e 216. Este pontos de mínimo são também conhecidos como mínimos ou primeiros nulos de difracção de ordem zero. A área de intensidade relativamente elevada entre os primeiros pontos de mínimo 210 e 212 define um lóbulo central da distribuição de intensidade. A dimensão lateral dos lóbulos centrais é definida por uma distância 218, entre os primeiros pontos de mínimo 210 e 212. Em geral, a dimensão lateral do -11- 83 826 ΕΡ Ο 736 759/ΡΤ lóbulo central da distribuição de intensidade espacial, pode ser estimada matematicamente, dando tais factores como a abertura numérica da lente de focagem e do comprimento de onda utilizado. Alternativamente, a dimensão lateral 218 do lóbulo central pode ser determinada empiricamente a partir de medições feitas de fontes semelhantes e das ópticas particulares utilizadas.

Os lóbulos laterais 220 e 222 são definidos pela área entre os primeiros pontos de mínimo 210, 212 e os segundos pontos de mínimo 214 e 216, respectivamente. Num feixe isento de aberração focado a maioria da energia está concentrada no lóbulo central, como definido pela área sob a curva 202, entre os primeiros pontos de mínimo 210 e 212. Encontra-se relativamente pouca energia nos lóbulos laterais 220 e 222.

Uma curva 230 mostra a distribuição da intensidade espacial de um feixe focado, o qual exibe um tipo particular de aberração, conhecido por coma. Este tipo de aberração provoca que a distribuição de intensidade do feixe se torne não simétrica, de tal modo que o mesmo é desviado algo para um lado. No lado oposto, a intensidade de um lóbulo lateral 236 permanece relativamente mais elevada do que intensidade do lóbulo lateral 220 do feixe isento de aberração. Por conseguinte, está presente mais energia no lóbulo lateral 236 do feixe com aberração que tem coma do que no lóbulo lateral 220 do feixe isento de aberração. A fig. 3 mostra uma representação logaritmica da distribuição de intensidade espacial, tanto de um feixe isento de aberração 302 como de um feixe que tem coma 304. A energia contida nos lóbulos laterais de um feixe com aberração coloca um limite superior na capacidade de resolução do sistema óptico. Se a energia do lóbulo lateral é demasiadamente grande, o feixe com aberração não pode ser focado com um grau suficiente, de modo a permitir que o sistema óptico resolva adequadamente. No presente invento, o micro-espelho 44 é utilizado como um filtro espacial, para gerar um feixe de referência, o qual é relativamente isento dos efeitos da aberração presentes no feixe de fonte. O micro-espelho 44 deve -12- 83 826 ΕΡ Ο 736 759/ΡΤ ser dimensionado para reflectir a energia contida no lóbulo central da distribuição de intensidade do feixe de fonte, enquanto que permite à energia do lóbulo lateral passar pelo micro-espelho. Por conseguinte, o micro-espelho 44 deve ter um reflector, o qual não excede a dimensão lateral aproximada 218 do lóbulo lateral da distribuição de intensidade espacial do feixe focado. A energia reflectida do micro-espelho 44 forma um feixe de referência, o qual é relativamente isento de aberração. Por conseguinte, o feixe de referência pode ser utilizado como uma base para comparação para medição da aberração no feixe da fonte em teste.

Será apreciado pelos peritos da prática, que a porção do feixe seleccionada para a reflexão desempenha um papel na determinação da precisão e intensidade do feixe de referência reflectido. Para aplicação do micro-espe1ho 44 num interferómetro do presente invento, verificou-se que â porção do feixe a ser reflectido deve ser seleccionada de modo que a dimensão lateral do micro - espelho é cerca de um terço do diâmetro do lóbulo central da distribuição de intensidade espacial do feixe focado. Esta distância é representada por uma distância 240, como representado na fig. 2. A distância 240 é também representada pelos pontos de intersecção 242 e 244 entre a curva de distribuição de intensidade espacial 202 e a curva 230 do feixe com aberração que tem coma. Isto demonstra que a energia presente no lóbulo lateral 236 não é reflectida, quando o micro-espelho é da menor dimensão preferida 240.

Com referência de novo à fig. 1, a incidência simultânea do feixe de percurso de teste 40 e o feixe de percurso de referência 42 para o captor (não marcado separadamente) da câmara de franjas 24 forma um padrão de interferência, o qual exibe um certo número de franjas. A câmara de franjas 24 detecta uma imagem das franjas e converte essa imagem num sinal de franjas eléctrico 22 para transmissão adicional para um monitor 56 e para o analisador de frente de onda 16. O monitor 56 exibe -13- 83 826 ΕΡ Ο 736 759/ΡΤ uma imagem das franjas. Esta imagem pode ser utilizada para monitorizar o alinhamento e a pontaria do sujeito em teste 12 para o interferómetro 10. Esta disposição permite ao operador corrigir o erro fino residual no alinhamento e na pontaria do sujeito em teste 12 em relação ao interferómetro 10. O analisador de frente de onda 16 opera sobre o sinal de franjas 22 para mapear e medir a qualidade da frente de onda do sujeito em teste 12 em relação a uma frente de onda idealizada, como representado pelo feixe de referência. O analisador de frente de onda 16 pode ser implementado por qualquer computador, tal como um PC, e os dispositivos de interface apropriados. 0 sinal de franjas 22, vindo da câmara de franjas 24, forma a entrada de um digitalizador de sinal de video (não mostrado) para fazer a interface para o PC. Qualquer digitalizador de sinal de video normalizado, tal como o "M Vision 1000 Frame Grabber" disponível em MU Tech, executará a necessária digitalização do sinal de franjas 22 para fazer a interface para o PC. O PC no analisador de frente de onda 16 pode operar então sobre o sinal de imagem digitalizado para criar dados representativos da diferença entre a frente de onda efectiva e a do feixe de referência idealizado. O analisador de frente de onda 16 controla a colocação e o movimento do espelho de percurso de teste 38 através da carta de conversor de digital para analógico (não mostrado) e um deslocador piézo-eléctrico (PZT) 54. É proporcionado um deslocador piézo-eléctrico (PZT) 54 para mover o espelho de lóbulo de teste 38, na direcção da onda em propagação do feixe de teste 40, em incrementos de menos do que um comprimento de onda, de modo que a variar a fase do feixe de teste 40 em relação à porção de feixe de referência reflectida 50. Deste modo, a frente de onda, vinda do sujeito em teste 12 pode ser feita interferir com a frente de onda do percurso de referência reflectido 50 por diversas fases diferentes do feixe, de modo que uma representação mais completa das variações entre as duas. O PC do analisador de frente de onda 16 corre o suporte

83 826 ΕΡ Ο 736 759/ΡΤ lógico de modo a proporcionar dados de medição de frente de onda para o feixe. É proporcionado suporte lógico apropriado para gerar os dados que representam a variação da frente de onda propagada a partir do sujeito em teste 12 em relação a uma frente de onda que se propaga com geometria perfeitamente plana, esférica ou cilíndrica. Além disso, os dados que representam a variação da frente de onda de feixe de fonte em termos das funções matemáticas, conhecidas como polinomiais de Zernik, são também produzidos pela operação do suporte lógico para o sinal de franjas digitalizado 22.

Por exemplo, os dados de medição, referenciados para uma frente de onda plana, indicam a diferença da frente de onda observada a partir da equação de plano z = Ax + By + C. Os dados indicam também a oscilação dos eixos x e y; os valores de pico, vale e pico-vale; e a raiz quadrada média do erro (rms) de ajustamento residual. Os dados de medição referenciados para uma frente de onda plana são também proporcionados com a variação observada, devida à oscilação dos eixos x e y subtraída ou retirada como factor. Além disso, os dados de medição referenciados numa frente de onda incluem também um factor para a potência esférica da frente de onda observada. Os dados de medição referenciados numa frente de onda cilíndrica incluem um factor para o astigmatismo da frente de onda observada.

Apêndice A

Lista de partes de interferómetro de micro-espelho

Computador: PC, PCI bus, cartas: 1 MU Tech, M-Vision 1000 Frame

Grabber (para a câmara de franj as) 1 Keithey, placa de saída DAC-02 Analog (entrada de 0,5 V para alimentação de alta tensão de PZT) 83 826 ΕΡ Ο 736 759/ΡΤ -15-

Câmara ΡΖΤ ΡΖΤ Alimentação de alta tensão Ópticas Espelho de percurso de teste

Divisor de feixe 50/50

Micro-espelho

Lente de referência

Lente de imagem (Câmara de franjas)

Lente de imagem (Câmara de alinhamento) 2 Cohu, 1100 RS-170, formato 1/2" 1 Poiytec PI, P-241.00 deslocador piézo-eléctrico micrométrico 1 Poiytec PI, P-261.20 OEM módulo amplificador 11" de diâmetro, 3/8" de espessura (montada no ΡΖΤ, o movimento deste espelho é utilizado para a deslocação de fase) 1 1,5" de diâmetro, 3/8 de espessura (divide 1/2 da luz para o percurso de teste e 1/2 da luz para o percurso de referência) 1 ponto de crómio de 20 micron num disco de vidro de 12,7 mm de diâmetro, revestido AR 1 Lente de focagem de 200 mm (usada para luz de foco no micro-espelho) 1 Lente de focagem de 330 mm (forma a imagem da abertura de fonte de laser na câmara de franjas) 1 Objectiva de microscópio 20X (forma a imagem no micro-espe1ho e no feixe focado do percurso de referência, utilizado para alinhar a fonte de laser com o interferómetro) -16- 83 826 ΕΡ Ο 736 759/ΡΤ

Monitor de alinhamento 1 Monitor de câmara B&W normal (utilizado para visionamento em tempo real da câmara de alinhamento ou câmara de franjas)

Lisboa, -2. FEV. 2000

Por DISCOVISION ASSOCIATES - O AGENTE OFICIAL -

Claims

REIVINDICAÇÕES 1 - Interferómetro (10), que compreende: um divisor de feixe (12) , para dividir um feixe de fonte (14), que tem um componente de aberração num feixe de teste (40) e num feixe de referência (42) ; um dispositivo de formação de imagem (24), para detecção do padrão de interferência; um espelho (38), disposto num percurso do dito feixe de teste (40), para reflexão do dito feixe de teste ~;,(.4Ό) para o dito dispositivo de formação de imagem (24); um micro-espelho (44), disposto num percurso do dito feixe de referência (42), para reflexão de um porção (50) do dito feixe de referência (42) para o dito dispositivo de formação de -imagem (24) ; meios de focagem (34), dispostos num percurso do dito feixe de referência (42) entre o dito divisor de feixe (32) e o dito micro-espelho (44), para focagem do dito feixe de referência (42) no dito micro-espelho (44); e um detector de alinhamento (20), para detecção de um porção exterior do dito feixe de referência (42), tendo o dito micro-espelho (44) uma dimensão lateral, que não excede uma dimensão lateral aproximada de um lóbulo central do dito feixe de referência (42), focado no mesmo pelos ditos meios de focagem (34) , de modo que, quando o dito feixe de teste (40) é reflectido pelo dito espelho (38) e uma porção (50) do dito feixe de referência (42) é reflectida pelo dito micro-espelho (44), o dito feixe de teste reflectido e a dita porção reflectida (50) do dito feixe de referência (42) ficam ambos incidentes no dito dispositivo de formação de imagem (24) para formar no mesmo um padrão de interferência mensurável. 83 826 ΕΡ Ο 736 759/ΡΤ -2/4-
2 - Interferómetro de acordo com a reivindicação 1, em que a porção reflectida (50) do dito feixe de referência (42) é uma porção central e em que o dito micro-espelho (44) permite que uma porção exterior com aberração do dito feixe de referência (42) passe pelo mesmo.
3 - Interferómetro de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que o dito padrão de interferência representa o dito componente de aberração.
4 - Interferómetro de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, em que a dita dimensão lateral do dito micro-espelho (44) corresponde a uma porção de núcleo pré-seleccionada da dita porção central do dito feixe de referência (42).
5 - Interferómetro de acordo com a reivindicação 4, em que a dita dimensão lateral do dito micro-espelho (44) é igual, aproximadamente, a um terço da dita dimensão lateral do dito lóbulo central do dito feixe de referência (42) focado no mesmo.
6 - Conjunto de filtro espacial para redução dos efeitos da aberração num feixe, tendo um componente de aberração, compreendendo o dito conjunto de filtro: um reflector (44), disposto sobre uma base transparente (46), tendo o dito reflector (44) uma dimensão lateral igual a uma porção predeterminada de uma dimensão lateral de um lóbulo central da distribuição de intensidade espacial do dito feixe (42) , focado para o dito reflector (44) , para produzir um feixe reflectido substancialmente isento de aberração (50), composto por uma porção central predeterminada do dito feixe (42) , passando uma porção exterior com aberração do dito feixe assim transmitido o dito reflector (44); e um detector de alinhamento (20) para detecção da dita porção exterior com aberração do dito feixe de referência (42).
7 Conjunto de filtro espacial de acordo com a

83 826 ΕΡ Ο 736 759/ΡΤ -3/4- reivindicação 6, em que a dita porção predeterminada é, aproximadamente, um terço da dita dimensão lateral do lóbulo central da distribuição de intensidade espacial do dito feixe (42) .
8 - Processo de filtragem de um feixe (14) num sistema de medição de frente de onda, compreendendo o dito processo os passos de: focagem do dito feixe (14) da luz, incluindo um componente de aberração; divisão do dito feixe focado (14) da luz num feixe de teste (40) e num feixe de referência (42); reflexão de uma porção central (50) do dito feixe de referência (42) com um micro-espelho (44) , tendo a dita porção central (50) uma dimensão lateral que não excede a dimensão lateral aproximada de um lóbulo central da distribuição de intensidade espacial do dito feixe de referência (42), quando focado; transmissão de uma porção exterior do dito feixe de referência (42), incluindo a dita porção exterior o dito componente de aberração; comparação do dito feixe de teste (40) com a porção reflectida (50) do dito feixe de referência (42) , para identificar o dito componente de aberração; e detecção da dita porção exterior do dito feixe de referência (42), para ajustamento da porção do dito micro-espelho (44) em relação ao mesmo.
9 - Processo de acordo com a reivindicação 8, em que o dito passo de comparação inclui os passos de detecção do dito feixe de teste (40) e da porção reflectida (50) do dito feixe de referência (42), exibição de uma sua imagem e formação de um 83 826 ΕΡ Ο 736 759/ΡΤ -4/4- padrão de interferência mensurável, que representa o dito componente de aberração. Lisboa, -2. FEV. 2000 Por DISCOVISION ASSOCIATES - O AGENTE OFICIAL -