一种基于莫尔衍射光学元件的平面光学元件对准系统

本发明涉及光学系统装调，尤其是涉及一种基于莫尔衍射光学元件的平面光学元件对准系统。

背景技术：

1、随着电子束光刻、紫外光刻、激光直写等光学元件微纳制造技术的飞速发展，光栅及超表面等具有特殊表面微结构的平面光学元件成为一大研究热点。通常此类平面光学元件具有较强的角度敏感性，且常需要多个元件级联使用，因此实现平面光学元件的高精度对准成为此类光学系统装调的关键技术。

2、解决上述技术问题的难点在于如何同时实现相同放大倍率下间距毫米量级的多个表面对准标记物的清晰成像，目前还没有较好的对准系统来实现这一功能。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种对准精度高、结构简单、功能丰富的基于莫尔衍射光学元件的平面光学元件对准系统。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种基于莫尔衍射光学元件的平面光学元件对准系统，该系统包括：待对准平面光学元件、连续谱光源、多光谱相机和光学子系统，其中：所述光学子系统，该子系统为基于莫尔衍射光学元件modes的光学子系统，用于将所述连续谱光源生成的多色光聚焦到不同深度的所述待对准平面光学元件的表面上，并将所述表面反射的反射光返回所述多光谱相机，以获取多个不同深度的所述表面的相同放大倍率的成像，通过调整所述莫尔衍射光学元件modes，在所述成像均为清晰图像时，完成对所述待校准平面光学元件的对准。

4、优选的，所述光学子系统包括分光元件、莫尔衍射光学元件modes、定焦透镜和显微物镜；所述连续谱光源生成的所述多色光依次射入所述分光元件、所述莫尔衍射光学元件modes、所述定焦透镜和所述显微物镜后投射到所述待对准平面光学元件的表面；投射到所述待对准平面光学元件的所述表面上的光经过反射后，反射光依次射入所述显微物镜、所述定焦透镜、所述莫尔衍射光学元件modes和所述分光元件后在射入所述多光谱相机。

5、更加优选的，所述莫尔衍射光学元件modes包括级联的第一衍射光学元件和第二衍射光学元件。

6、更加优选的，所述第一衍射光学元件和所述第二衍射光学元件均为旋转角度可调的衍射光学元件。

7、更加优选的，所述第一衍射光学元件和所述第二衍射光学元件为相位共轭的衍射光学元件。

8、更加优选的，所述显微物镜与所述莫尔衍射光学元件modes的间距与所述显微物镜的焦距相等。

9、更加优选的，在所述显微物镜与所述莫尔衍射光学元件modes的间距与所述显微物镜的焦距相等时，所述多个不同深度的所述表面的成像的放大倍率相同。

10、更加优选的，所述多光谱相机具有多个相机通道；所述多光谱相机所获取的成像的数量与所述相机通道的数量相等。

11、更加优选的，所述系统还包括：通过调整所述莫尔衍射光学元件modes的旋转角度对焦平面间的间距进行调整，在所述成像均为清晰图像时，完成对所述待校准平面光学元件的对准。

12、优选的，所述系统还包括：样品台，用于放置所述待对准平面光学元件。

13、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

14、(1)对准精度高：在本发明所提供的平面光学元件对准系统中，通过多焦面相同放大倍率同时观测的方式实现了多个平面对准，且通过旋转的方式改变两个衍射光学元件之间夹角，从而实现不同焦平面位置的调节，焦平面间距可达毫米量级，有效改善平面光学元件对准精度。

15、(2)结构简单：本发明所提供的平面光学元件对准系统的光路结构与传统显微镜结构相同，结构简单，实现成本较低。

16、(3)功能丰富：本发明所提供的平面光学元件对准系统在使用连续谱光源和多光谱相机时，该系统也可实现体式显微镜的功能。

技术特征：

1.一种基于莫尔衍射光学元件的平面光学元件对准系统，其特征在于，所述系统包括待对准平面光学元件、连续谱光源、多光谱相机和光学子系统，其中：

2.根据权利要求1所述的一种基于莫尔衍射光学元件的平面光学元件对准系统，其特征在于，所述光学子系统包括分光元件、莫尔衍射光学元件modes、定焦透镜和显微物镜；

3.根据权利要求2所述的一种基于莫尔衍射光学元件的平面光学元件对准系统，其特征在于，所述莫尔衍射光学元件modes包括级联的第一衍射光学元件和第二衍射光学元件。

4.根据权利要求3所述的一种基于莫尔衍射光学元件的平面光学元件对准系统，其特征在于，所述第一衍射光学元件和所述第二衍射光学元件均为旋转角度可调的衍射光学元件。

5.根据权利要求3所述的一种基于莫尔衍射光学元件的平面光学元件对准系统，其特征在于，所述第一衍射光学元件和所述第二衍射光学元件为相位共轭的衍射光学元件。

6.根据权利要求2所述的一种基于莫尔衍射光学元件的平面光学元件对准系统，其特征在于，所述显微物镜与所述莫尔衍射光学元件modes的间距与所述显微物镜的焦距相等。

7.根据权利要求6所述的一种基于莫尔衍射光学元件的平面光学元件对准系统，其特征在于，在所述显微物镜与所述莫尔衍射光学元件modes的间距与所述显微物镜的焦距相等时，所述多个不同深度的所述表面的成像的放大倍率相同。

8.根据权利要求1所述的一种基于莫尔衍射光学元件的平面光学元件对准系统，其特征在于，所述多光谱相机具有多个相机通道；所述多光谱相机所获取的成像的数量与所述相机通道的数量相等。

9.根据权利要求1所述的一种基于莫尔衍射光学元件的平面光学元件对准系统，其特征在于，所述系统还包括：通过调整所述莫尔衍射光学元件modes的旋转角度对焦平面间的间距进行调整，在所述成像均为清晰图像时，完成对所述待校准平面光学元件的对准。

10.根据权利要求1所述的一种基于莫尔衍射光学元件的平面光学元件对准系统，其特征在于，所述系统还包括：

技术总结
本发明涉及一种基于莫尔衍射光学元件的平面光学元件对准系统，该系统包括：待对准平面光学元件、连续谱光源、多光谱相机和光学子系统，其中：所述光学子系统，该子系统为基于莫尔衍射光学元件MODEs的光学子系统，用于将所述连续谱光源生成的多色光聚焦到不同深度的所述待对准平面光学元件的表面上，并将所述表面反射的反射光返回所述多光谱相机，以获取多个不同深度的所述表面的相同放大倍率的成像，通过调整所述莫尔衍射光学元件MODEs，在所述成像均为清晰图像时，完成对所述待校准平面光学元件的对准。与现有技术相比，本发明具有对准精度高、结构简单、功能丰富等有益效果。

技术研发人员：程鑫彬,顿雄,薛栋柏,李冬冬,邢裕杰,王占山
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4