基于相移干涉的MEMS变形镜平面度测试系统误差分析与校正
微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystems，MEMS)技术的发展使得对先进测试技术与装置的研制的需求日益迫切，MEMS静动态特性测试技术已成为MEMS测试技术的重要组成部分。传统的测量技术(如接触式测量)的要么精度不高，要么效率低，无法达到大范围精密测量的要求，光学干涉测试方法由于拥有全场测量、非接触、精度和灵敏度高等特点在生产和研究中得到了广泛应用。很多情况下，被测物理量与光学相位直接相关。因此，从干涉条纹中精确获取相位信息成为一种有效的测量方法。迄今已有一系列有效的相位测量方法，如外差法、散斑法、相移干涉法、全息法等。其中相移干涉法是一种常用的光学检测方法，它克服了传统逐点测量工作效率低的问题，可以实现全域检测，并用于MEMS器件表面形貌和动态特性的测量。
基于相移干涉原理的平面度测试系统，可以用于检测微变形反射镜的镜面品质(镜面口径为Ф25mm)。MEMS微变形镜主要应用于自适应光学的波前校正，对镜面平面度和表面粗糙度有很高的要求。基于相移干涉法的平面度测量系统分辨率高，但易受系统误差的影响，导致测量精度降低，因此需要对干涉系统的测量误差进行定量分析和校正。本文的主要工作是：首先在充分调研的基础上，自行组建了相移干涉测试系统，并利用相移算法和相位去包裹算法的程序得到了初始的表面形貌值；然后，利用标准光学平晶对干涉测量系统的误差进行标定，系统测量误差大约有300nm，在对系统测量误差进行定量分析后，确定了影响相移干涉系统精度的主要误差源是光学系统像差；接着利用Zernike多项式拟合并校正了波前像差，并得到了系统中不同的像差值的大小，如离焦、慧差、像散、高阶像差等；最后，对平面度为λ/4的光学平面反射镜验证了测量误差的校正效果，并同时对初步完成的MEMS变形镜进行了平面度检测，得到了有效的平面度结果。
相移干涉;MEMS;微机电系统;光学干涉测试;变形镜;平面度测试;系统误差
中国科学技术大学
硕士
测试计量技术及仪器
褚家如
2009
中文
TH744.3;O438.1
68
2009-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）