Comparación de CGH basada en amplitud y CGH basada en fase
I. Conclusión de la selección: determinada por el "material bajo prueba"
Al seleccionar unCGHtipo, la consideración principal es la reflectividad de la superficie que se está probando. El núcleo de las pruebas interferométricas reside en la "adaptación de intensidad" de los haces de referencia y de prueba; sólo cuando las intensidades de los dos haces sean similares el contraste marginal será óptimo.
● Tipo amplitudCGH: La primera opción para materiales de alta reflectividad
Si su pieza de prueba es un metal, silicio monocristalino (Si), carburo de silicio modificado (SiC) o germanio metálico (Ge), estos materiales tienen una alta reflectividad. tipo amplitudCGHtienen una eficiencia de difracción relativamente baja (aproximadamente 10%), lo que equilibra perfectamente la intensidad de la luz de fondo de alta reflectividad, evitando que el interferograma se vuelva demasiado brillante y provoque saturación de píxeles.
● Tipo de faseCGH: Un salvador para los materiales de baja reflectividad
Para materiales como el vidrio óptico, el cuarzo y el vidrio microcristalino, la reflectividad de su superficie suele ser extremadamente baja. Si se utiliza un CGH de tipo amplitud, la señal de retroiluminación será extremadamente débil y ahogada por el ruido de fondo. En este punto, un tipo de faseCGHdebe utilizarse, aprovechando su eficiencia de difracción superior al 40% para "exprimir" cada precioso haz de luz de señal, obteniendo así franjas claras y de alto contraste.
II. Supresión de luz parásita: la magia de la "reducción de ruido" del tipo faseCGH
EnCGHSegún el diseño y las pruebas, las luces parásitas de orden 0 (luz transmitida) y de segundo orden (difracción de orden superior) son extremadamente difíciles de separar. Si no se manejan adecuadamente, se superpondrán al frente de onda de medición principal, provocando artefactos o ruido periódico en los datos de la superficie.
●Tipo de amplitud: la energía se distribuye en múltiples órdenes, con energía significativa en los órdenes 0 y 2, lo que requiere un filtrado de frecuencia espacial extremadamente alto.
●Tipo de fase: A través de una profundidad de grabado diseñada con precisión, tipo faseCGHPuede lograr una "transferencia de energía" a nivel físico. Puede suprimir en gran medida la energía de los órdenes 0 y 2, concentrando altamente la energía luminosa en el frente de onda de medición de orden +1 deseado. Esta selectividad de frecuencia inherente hace que el fondo de la pantalla del interferómetro sea extremadamente limpio, lo que da como resultado datos de medición más confiables.
Ejemplo: tomando como ejemplo una lente asférica con un 4% de reflectividad, comparemos el contraste marginal del tipo amplitudCGHy tipo de faseCGH:
Condiciones dadas:
● Transmitancia (T_TF) de la superficie de referencia del interferómetro (TF): 96%
● Reflectancia de la superficie de referencia (TF) del interferómetro (R_TF): 4% (como luz de referencia Ir)
● Reflectancia superficial de la pieza sometida a prueba (Rs): 4% (vidrio óptico)
● Fórmula de contraste: V = [2 * sqrt(Ir * It)] / (Ir + It)
1. tipo amplitudCGH: El "desafío extremo" de los rayos de luz de señal emitidos por el interferómetro pasan a través de la superficie de referencia (TF), viajan hacia adelante y hacia atrás a través delCGH, y finalmente regresar al interferómetro:
● Intensidad de luz de referencia Ir: 4% = 0,04
● Intensidad de luz medida It: It = T_TF * eficiencia de difracción_in * Rs * eficiencia de difracción_out * T_TF Donde la eficiencia de difracción es 10%: It = 0,96 * 0,10 * 0,04 * 0,10 * 0,96 = 0,00037
●Contraste de rayas V_amp: V = [2 * sqrt(0,04 * 0,00037)] / (0,04 + 0,00037) = 0,189
2. Tipo de faseCGH: La "proporción áurea" de la energía
●Intensidad de luz de referencia Ir: 0,04
●Intensidad de luz medida It: Cuando la eficiencia de difracción de tipo fase es del 40%: It = 0,96 * 0,40 * 0,04 * 0,40 * 0,96 = 0,00589
●Contraste de rayas V_phase: V = [2 * sqrt(0.04 * 0.00589)] / (0.04 + 0.00589) = 0.668
●La siguiente figura muestra una comparación entre las relaciones de contraste simuladas V=0,189 y V=0,668.
Franjas de interferencia de diferentes contrastes.
III. Análisis integral de rutas de procesamiento
Ambos métodos parten del mismo punto, pero divergen en la etapa de "formación".
1. tipo amplitudCGH: El arte "sustractivo" de las películas de metal
● Proceso: Se pulveriza una película de cromo (Cr) sobre un sustrato de cuarzo, el patrón se escribe directamente usando láser o haz de electrones y luego se realiza el grabado húmedo.
● Resultado: Se forma un patrón de áreas "transparentes" y "opacas" que se alternan. Su precisión depende de la precisión posicional del equipo de trazado (Zhixing Optics puede alcanzar 3 sigma <20 nm).
2. Tipo de faseCGH: El proceso de "grabado" de sustratos de cuarzo
● Proceso: basado en el método de tipo amplitud, se agrega un paso clave: grabado con haz de iones (IBE) o grabado con iones reactivos (RIE).
● Control de profundidad: La profundidad de grabado debe coincidir estrictamente con la longitud de onda de detección. Para una longitud de onda de 633 nm, la profundidad de grabado generalmente se controla con precisión a nivel nanométrico para garantizar que la diferencia de fase logre una distribución óptima de la energía luminosa y la supresión de la luz parásita.
CGHDiagrama de flujo de procesamiento
IV. La solución única de Ningbo Zhixing Optical: tecnología de procesamiento híbrido
En el montaje y ajuste in situ, existe un problema ampliamente reconocido en la industria: si bien las fases completasCGHtienen alta energía, su área de alineación se utiliza para la reflexión, lo que resulta en una baja reflectividad y un contraste marginal muy bajo, especialmente cuando se alinea luz de difracción de tercer orden, lo que hace que el ajuste en el sitio sea extremadamente difícil.
Para abordar esto,Óptica Ningbo Zhixingha desarrollado un proceso único:
Tecnología central: amplitud del área de alineación + fase del área principal
● Área de medición principal (tipo fase): Proporciona un frente de onda de medición de alta eficiencia y baja luz parásita para materiales de baja reflectividad, como vidrio óptico y materiales microcristalinos, lo que garantiza un alto contraste en el área de prueba.
● Área de marcado de alineación (tipo amplitud): Conserva intencionalmente la estructura de la película de cromo metálico para mejorar el contraste marginal en el área de alineación, lo que permite a los ingenieros capturar instantáneamente el punto de luz durante el montaje y ajuste de la trayectoria óptica, lo que mejora significativamente la eficiencia del trabajo.
V. Resumen: ¿Cómo elegir el modelo adecuado?
Unidad de conocimiento y acción, óptica sin límites.Ningbo Zhixing Óptica Technology Co., Ltd.se centra en los campos de semiconductores y aeroespacial comercial, proporcionando una solución holográfica completa, desde medición de banda cruzada hasta calibración síncrona multiparamétrica.
