冠乾科技（上海）有限公司
三維光學輪廓儀在光學領域的解決方案
檢測樣品：光學元件
檢測項目：光學元件面形分析
方案概述：光學元件在各個領域都有廣泛應用，對光學元件的表面加工精度提出越來越高的要求。如何檢測光學元件的加工精度，從而用于優化加工方法，保證最終元器件的性能指標，是光學元件加工領域的關鍵問題之一。
光學元件在各個領域都有廣泛應用，對光學元件的表面加工精度提出越來越高的要求。如何檢測光學元件的加工精度，從而用于優化加工方法，保證最終元器件的性能指標，是光學元件加工領域的關鍵問題之一。
光學元件的加工精度包括表面質量和面型精度，這些參數會影響其對光信號的傳播，進而影響最終器件的性能。此外，各種新型光學元件也需要檢測其表面輪廓，比如非球面，衍射光學元件，微透鏡陣列等。除了最終光學元件的加工精度以外，各種光學元件加工工藝也需要檢測中間過程的三維形貌以保證最終產品的精度，包括注塑、模壓的模具，光學圖案轉印時的掩膜版，刻蝕過程的圖案深度、寬度等。
布魯克的三維光學顯微鏡配備的雙光源技術，同時實現白光干涉和相移干涉成像，適用于各種不同光學樣品、模具的三維形貌測量。在光學加工領域得到廣泛應用。
· 設備可以用于光學元件表面質量檢測，可以通過表面粗糙度、表面斜率分布等判斷光學元件整體散射率，也可以統計局部的各種缺陷。
· 設備還可以用于各種光學元件的面型分析，除了手動分析以外，軟件還提供了包括Zernike多項式擬合、非球面分析等功能。
· 由于該設備能準確測量和分析光學元件，在多種先進光學元件中得到廣泛應用，包括光柵、菲涅爾透鏡和二元光學元件等衍射光學元件，以及微透鏡陣列等。
粗糙度作為衡量表面加工質量的基本參數，在光學加工領域應用廣泛。1961年Bennett and Porteus就觀察到當表面粗糙度遠小于入射波長時，散射率與Sq直接相關。因此Sq（Rq，RMS）在光學領域得到廣泛關注。公式也顯示，隨著入射波長的降低（或者頻率的增加），Sq也需要隨之減小，以保持散射率不增加。因此在高頻即短波長領域對粗糙度的檢測更為重要。
白光干涉儀作為一種精密的三維形貌測量設備，能準確測量亞納米尺度的表面粗糙度。軟件還能根據各種相關標準，進行表面形貌分析，獲得多種參數，包括波紋度、翹曲等。
從兩百年前的光柵開始，衍射光學元件（Diffractive Optical Elements，DOE）在各種領域應用廣泛。比如基于廣播的衍射理論設計的二元光學器件，在傳統光學元件表面刻蝕產生兩個或多個臺階深度的浮雕結構，形成純相位、同軸再現、具有*衍射效率的一類衍射光學元件。
上個世紀末還出現了一種混合光學成像系統，它既包括傳統光學器件，也含有衍射光學器件。這類系統同時利用了光的折射和衍射，不僅可以增加光學設計自由度，而且能夠在一定程度上突破傳統光學系統的許多局限性，在改善系統像質、減小體積和降低成本等多方面都表現出了優勢。
布魯克的三維光學顯微鏡能準確測量、分析這些元件表面，加速這類元件的應用速度。軟件可以自動分析垂直的光柵結構，獲得光柵的周期、粗糙度、深度等信息，避免手動測量帶來的人為誤差。對于菲涅爾透鏡，軟件可以從透鏡三維形貌中獲得每一級的間距、高度和曲率半徑等信息。軟件可以自動測量并分析二元光學器件，獲得器件表面每個區域的高度、粗糙度、位置等參數，用于評估加工樣品的質量。其中，臺階數和臺階高度與衍射效率直接相關。隨著臺階數增加，制作難度也在增加。準確測量各個臺階極為重要。
對于這類表面有各種結構的光學元件，布魯克的軟件提供了多種自動分析工具，比如多區域分析。它可以通過多種特征識別方式，自動提取樣品表面各種結構的三維信息，并做統計分析，獲得每個結構的多種參數（如下圖所示）。
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