Medição de alta precisão da uniformidade óptica de placas paralelas baseada em desacoplamento de interferência de quadro único por aprendizado profundo

ZHOU Shunye ,  

TANG Liang ,  

CUI Han ,  

QIU Lirong ,  

ZHAO Weiqian ,  

摘要

A placa paralela, como um componente óptico de transmissão típico, é amplamente utilizada em inspeção óptica, fabricação de semicondutores e equipamentos de defesa, e sua uniformidade óptica tem um impacto significativo no desempenho do sistema. Para resolver os problemas existentes na medição de alta precisão da uniformidade óptica, como a dificuldade em desacoplar interferências sobrepostas, o tempo prolongado para aquisição de múltiplos quadros e a dificuldade na supressão de ruído ambiental, propõe-se um método de medição de alta precisão da uniformidade óptica da placa paralela baseado no desacoplamento de interferências de quadro único por aprendizado profundo. Por meio da construção de um modelo de mapeamento entre imagens de interferência sobrepostas e imagens de interferência de superfície única, realiza-se o desacoplamento da imagem de interferência sobreposta de quadro único para obter as imagens de interferência individuais das superfícies frontal e traseira, permitindo uma separação eficaz das franjas de interferência. Através da reconstrução de fase virtual de uma sequência de deslocamentos de fase equidistantes gerada a partir da imagem de interferência de quadro único, combinada com o método tradicional de deslocamento de fase em cinco passos, extrai-se a fase e reconstrói-se a forma da superfície, possibilitando a detecção precisa da uniformidade óptica da placa paralela. Um modelo de rede neural convolucional em duas etapas foi construído; a primeira etapa realiza o mapeamento das franjas sobrepostas para franjas de superfície única, a segunda etapa gera a sequência de deslocamento de fase em cinco passos e calcula a forma da superfície frontal e traseira. Foi construído um dispositivo de medição de uniformidade óptica da placa paralela baseado no desacoplamento de interferências de quadro único por aprendizado profundo, e verificado experimentalmente com amostras de placas paralelas Φ75 mm e Φ50 mm. Os resultados experimentais mostram que os resultados da uniformidade óptica medidos são consistentes com os do interferômetro ZYGO, com um desvio absoluto da ordem de 10^-7, e que é suficiente captar uma única imagem de interferência sobreposta para realizar uma medição rápida e precisa da uniformidade óptica da placa paralela, podendo assim fornecer suporte técnico para inspeções de alto rendimento e no local de componentes ópticos.

关键词

placa paralela;uniformidade óptica;aprendizado profundo;desacoplamento de interferência;alta precisão

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