I. Невидимый убийца формы поверхности: неизбежное «искажение проекции»
Обсуждая прецизионную коррекцию CGH (вычислительной голограммы), многие коллеги легко путают два понятия: первое — это геометрическое искажение, вызванное конструкцией оптического пути, а другое — прямая ошибка положения записи самого литографического оборудования. На самом деле это два совершенно разных «закулисных водителя».
Ошибка положения при прямой записи относится к физическому позиционному отклонению, вызванному механическим движением или координатным сшиванием во время наноразмерной гравировки на литографической машине или этапе прямой записи электронным лучом. При этом проверяются аппаратные возможности производственного оборудования.
Искажение, на котором мы сегодня сосредоточимся, полностью существует в конструкции оптического пути CGH.
При обследовании асферических поверхностей высокого порядка или поверхностей произвольной формы из-за больших углов и неосевых характеристик конструкции оптического пути луч, проецируемый на подложку CGH, естественным образом вызывает геометрическое нелинейное растяжение или сжатие, подобное «фановому зеркалу». Как только такое искажение конструкции возникнет, оно вызовет «пространственную деформацию» дифракционных полос на CGH.
1. Сущность преобразования волнового фронта и преобразования координат.
Основная задача CGH — преобразовать стандартную сферическую волну (или плоскую волну), выходную из интерферометра, в волновой фронт, который идеально соответствует измеряемой асферической поверхности. Для достижения этого сложного преобразования волнового фронта между отдельными пикселями детектора интерферометра и их фактическими положениями на измеряемой поверхности формируется сложная нелинейная взаимосвязь.
2. Визуальные проявления проекционных искажений
Это нелинейное отображение напрямую приводит к искажению проекции. При техническом контроле это проявляется визуально в виде искажения в результатах геометрии измеряемой детали. Например:
◆ Зеркало, которое на самом деле имеет круглую форму, в результатах интерферометрических испытаний выглядит как эллипс;
◆Квадратное зеркало в результатах выглядит как трапеция.
Количественный пример: исследования показывают, что для асферических поверхностей с большими отклонениями «отклонение увеличения в разных радиальных положениях», вызванное искажением изображения CGH, может достигать максимума 2,7:1! Эта величина намного превышает диапазон допусков обычных оптических компонентов.
3. Фатальное негативное влияние на анализ аберраций
Это искажение не только искажает изображение поверхности, но, что более серьезно, оно преобразует аберрации низкого порядка в значительные аберрации высокого порядка. Это означает, что анализ поверхностных ошибок, обеспечиваемый интерферометром, в корне неверен. Использование этих ошибочных данных для управления полировальными станками с ЧПУ приведет к неверным решениям по коррекции формы.
Интерферометрическое обнаружение распределения точек в узоре
Распределение точек на измеряемой асферической поверхности
II. Отказ от неэффективной полировки: коррекция искажений — единственный ключ к преодолению узких мест при обработке асферических поверхностей
В сверхточном производстве неисправленные искажения в источнике контроля могут вызвать фатальную цепную реакцию:
1. Неспособность сблизить форму поверхности. Из-за появления аберраций более высокого порядка погрешность компонентов в определенных диапазонах частот увеличивается, а не уменьшается с каждым циклом полировки, что приводит к порочному циклу механической обработки.
2. Напрасная трата машинного времени. Полировальные станки с ЧПУ тратят значительное количество времени на «исправление» несуществующих, искаженных ошибок, что приводит к крайне низкой загрузке станка.
3. Резкое падение производительности. Для асферических поверхностей с высокой числовой апертурой (NA) или поверхностей сложной произвольной формы даже незначительные геометрические деформации могут привести к тому, что вся оптическая система не будет соответствовать стандартам производительности.
Короче говоря, контроль CGH без коррекции искажений дает только искаженное изображение формы поверхности. Только благодаря строгой коррекции искажений, тщательно корректирующей нелинейное преобразование координат, вызванное физическими принципами, данные о форме поверхности, измеренные интерферометром, могут быть точными. Только тогда станок сможет «навести и выстрелить» и добиться действительно точной компенсации.
Тестовые данные перед коррекцией искажений (зеркало квадратное).
Тестовые данные после коррекции искажений (зеркало квадратное).
III. Стремление к абсолютной точности и максимальной эффективности
В прошлом многие производители оптики не решались внедрять коррекцию искажений, поскольку традиционные методы полагались на высокоточные координатно-измерительные машины (КИМ) для индивидуального измерения каждой линии и точки. Это не только потребовало значительных инвестиций в оборудование, но также потребовало громоздкого и трудоемкого процесса тестирования, при этом вторичный зажим приводил к новым ошибкам позиционирования. Чтобы полностью решить эту проблему отрасли, мы заранее зарезервировали маркеры с фиксированными координатами в области выравнивания, окружающей основную область CGH, а затем использовали усовершенствованные алгоритмы трассировки лучей для коррекции искажений на месте. Это обновление полностью интегрирует коррекцию искажений в ежедневный процесс проверки:
◆ Устраняет необходимость в традиционных КИМ, устраняя сложные автономные измерения и ошибки фиксации;
◆ Прямая геометрическая реконструкция на основе трассировки лучей значительно повышает эффективность контроля и коррекции, обеспечивая при этом абсолютную точность коррекции, гарантируя, что высокоточный контроль асферической поверхности больше не является узким местом для производственных мощностей производственной линии.
Общая компоновочная схема CGH
IV. Двойная битва за эффективность и точность: насколько велика разница между выполнением и невыполнением калибровки?
V. Выбирайте высококачественные CGH, чтобы обеспечить эффективность каждого этапа полировки
Следующий этап прецизионного оптического производства – это абсолютная точность, но, что еще более важно, контроль уровня отходов и эффективности производства.
Как ваш эксперт по настройке CGH, каждый CGH, который мы поставляем, не только может похвастаться качеством рисунка микро-наноуровня, но также в стандартной комплектации поставляется с высокоточным и высокоэффективным решением для коррекции искажений. Мы используем технологические инновации для упрощения процессов и повышения точности в вашей мастерской.
Откажитесь от неэффективной полировки и попрощайтесь с отклонениями в обработке. Позвольте нам использовать по-настоящему точные и эффективные «линейки» для обеспечения высокоточной оптической обработки!
