激光偏振干涉纳米定位系统的设计与实验研究.pdf

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1、第26卷第12期传感技术学报Vo1．26No．12CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSDec．20132013年12月DesignandExperimentalStudyofPolarinletricInterferometricNanopositioingSystemXUSu’an，QIANFei，XIEMin，HUANGYanyan，Yaqiong，CHENLe，SUNJian(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，China~liangUni

2、versity，Hangzhou310018，China)Abstract：Aimingattherequirementofhigheraccuracyofpositioninginindustryandmetrology，apositionningmethodisproposedbasedonpolarimetricinterferometer．Inthisinterferometricsystem，apolarimetercombinedwithpolarizationbeamsplitterandpolarizerhasre

3、placedphoto-detector．Thefringeinterpolationofoutputlaserbeamcanbereachedat36000．fora633nmlasersource．thepotentialtheoreticalresolutioniS10pm．Themeasurementshavebothcarriedoutbyown—developedpolarimetricinterferometerandcommercialSIOSinterferometer．Thecomparisonresultsb

4、etweenthistwointerferometershowthatthepolarimetricinterferometerisfeasible．Theexperimentshavealsobeendonetogetthequantifiedvalueforeachsourceoferrors．Understandardexperimentalenvironment．accordingtouncertaintyevaluation，thetotaluncertaintyofmeasurementiSlessthan1．4nmo

5、vermi-crometricdisplacementrange．Thismethodcanbededicatedtovariousfieldsofnano—positioning．Keywords：polarimetricinterferometric；positioningcontrol；experimentalstudy；erroranalysisEEACC：11464doi：10．3969／j．issn．1004-1699．2013．12．009激光偏振干涉纳米定位系统的设计与实验研究冰许素安，钱飞，谢敏，黄艳岩，富雅琼，

6、陈乐，孙坚(中国计量学院机电学院，杭州310018)摘要：为适应lT业发展和计量界对精密定位提出的越来越高的要求，提出了基于偏振激光干涉技术的纳米定位方法。在该干涉测长系统中，用偏振计取代传统单频激光干涉仪的光电传感器并配置偏振分光元件、起偏镜等，可将干涉仪出射光的干涉条纹相位细分为36000份，使用波长为633nm的激光源，可将理论测量分辨率提高到10pm。将完成的偏振干涉测长系统与商用SIOS干涉仪的实验测量结果做了比对。对完成的实验系统的各误差源做了实验研究，得到量化值。经不确定度评估计算，在标准实验室环境条件下，对于微米级

7、行程的位移，其位置测量不确定度小于1．4nm。该方法可应用于纳米定位的各个领域。关键词：偏振干涉；定位控制；实验研究；误差分析中图分类号：TH741文献标识码：A文章编号：1004-1699(2013)12-1671-05当前，在现代机械加工、生物工程、纳米科学与能力强、无限高分辨率等特点，被广泛使用。技术、先进光学器件及半导体等领域的推动下，精密激光干涉仪可分为单频激光干涉仪和双频激光测量与精密加工的精度水平正从微米量级向纳米量干涉仪。在精密测量中，双频激光干涉仪以其测量稳级以至亚纳米量级过渡。直接决定精密测量与加工定、抗干扰能

8、力强、分辨率高等特点逐渐取代单频激精度的超精密定位方法与技术是这些领域的研究重光干涉仪，但单频激光干涉仪仍有其固有的优点如光点之一_lJ。精密定位多采用电容测微仪，光栅，激路简单，成本低和周期性误差小。对于激光干涉仪系光干涉仪。电容测微仪和光栅虽然