I. A láthatatlan felületforma gyilkos: Az elkerülhetetlen "vetítési torzítás"
A CGH (Computational Hologram) precíziós korrekciójának tárgyalásakor sok kolléga könnyen összekever két fogalmat: az egyik az optikai út kialakítása által okozott geometriai torzulás, a másik pedig magának a litográfiai berendezésnek a közvetlen írási pozícióhibája. A valóságban ez két teljesen különböző "színfalak mögötti sofőr".
A közvetlen írási pozícióhiba a mechanikai mozgás vagy koordinátavarrás által okozott fizikai helyzeteltérésre utal a litográfiai gépben vagy az elektronsugaras közvetlen írási fokozatban végzett nanoméretű gravírozás során. Ez a gyártóberendezés hardverképességét teszteli.
Az a torzítás, amelyre ma összpontosítunk, teljes mértékben a CGH optikai útvonaltervezésén belül létezik.
Magas rendű aszférikus vagy szabad formájú felületek vizsgálatakor az optikai útkialakítás nagy szögű, nem axiális jellemzői miatt a CGH szubsztrátumra vetített nyaláb természetesen a "mulatságtükörhöz" hasonló geometriai nemlineáris nyújtást vagy összenyomást hoz létre. Amint ez a tervezési torzulás létezik, "térbeli deformációt" okoz a diffrakciós peremeken a CGH-n.
1. A hullámfront-transzformáció és a koordináta-transzformáció lényege
A CGH alapvető feladata, hogy az interferométer által kibocsátott szabványos gömbhullámot (vagy síkhullámot) olyan hullámfronttá alakítsa, amely tökéletesen illeszkedik a mért aszférikus felülethez. Ennek az összetett hullámfront-transzformációnak az eléréséhez komplex, nemlineáris leképezési kapcsolat jön létre az interferométer detektoron lévő egyes pixelek és azok tényleges helyzete között a mért felületen.
2. A vetítési torzítás vizuális megnyilvánulásai
Ez a nemlineáris leképezés közvetlenül a vetületi torzuláshoz vezet. A műszaki ellenőrzés során vizuálisan a mért alkatrész geometriájának torzulásaként jelenik meg az eredményekben. Például:
◆A ténylegesen kör alakú tükör ellipszisként jelenik meg az interferometrikus vizsgálati eredményekben;
◆A ténylegesen négyzet alakú tükör trapézként jelenik meg az eredményekben.
Kvantitatív példa: A vizsgálatok azt mutatják, hogy nagy eltérésű aszférikus felületek esetén a CGH képalkotás torzulása által okozott "nagyítási eltérés különböző radiális pozíciókban" maximum 2,7:1 lehet! Ez a nagyságrend messze meghaladja a hagyományos optikai alkatrészek tűréshatárát.
3. Végzetes negatív hatás az aberrációelemzésre
Ez a torzítás nem csak a felületi képet torzítja, hanem ami még komolyabb, az alacsony rendű aberrációkat jelentős magasrendű aberrációkká alakítja át. Ez azt jelenti, hogy az interferométer által szolgáltatott felületi hibaelemzés alapvetően hibás. Ezen hibás adatok felhasználása a CNC polírozó szerszámgépek irányítására helytelen alakkorrekciós döntésekhez vezet.
Interferométeres ponteloszlás detektálása mintában
Ponteloszlás a mérendő aszférikus felületen
II. A nem hatékony polírozás elutasítása: A torzításkorrekció az egyetlen kulcs az aszférikus felületmegmunkálás szűk keresztmetszete leküzdéséhez
Az ultraprecíziós gyártás során az ellenőrzés forrásánál lévő korrigálatlan torzítás végzetes láncreakciót válthat ki:
1. Képtelenség konvergálni a felületi alakzatban: A magasabb rendű aberrációk bevezetése miatt az egyes frekvenciasávokban lévő alkatrészek hibája nő, ahelyett, hogy csökkenne minden polírozási ciklussal, ami ördögi körhöz vezet a megmunkálásban.
2. Elpazarolt gépidő: A CNC polírozógépek jelentős időt töltenek a nem létező, torz hibák "javításával", ami rendkívül alacsony gépkihasználást eredményez.
3. Éles hozamcsökkenés: Nagy numerikus apertúrájú (NA) aszférikus felületek vagy összetett szabad formájú felületek esetén még a legkisebb geometriai deformációk is azt okozhatják, hogy a teljes optikai rendszer nem felel meg a teljesítmény szabványoknak.
Röviden, a CGH vizsgálat torzításkorrekció nélkül csak torz felületforma képet ad. Csak szigorú torzításkorrekcióval, a fizikai elvek okozta nemlineáris koordináta-transzformáció alapos korrekciójával lehet pontos az interferométerrel mért felületi alakadatok. A szerszámgép csak ekkor képes „mutatni és lőni”, és valóban precíz kompenzációt érhet el.
Tesztadatok a torzításkorrekció előtt (a tükör négyzet).
Tesztadatok a torzítás korrekciója után (a tükör négyzet).
III. Az abszolút pontosságra törekedve, miközben a legnagyobb hatékonyságra is törekszik
Korábban sok optikai gyártó habozott a torzításkorrekció bevezetésével, mert a hagyományos módszerek nagy pontosságú koordináta mérőgépekre (CMM) támaszkodtak az egyes vonalak és pontok egyedi mérésére. Ez nemcsak jelentős berendezés-befektetést igényelt, hanem nehézkes és időigényes tesztelési folyamatot is igényelt, a másodlagos rögzítés új pozicionálási hibákat okozott. Ennek az iparági fájdalompontnak a teljes feloldása érdekében előre lefoglaltuk a rögzített koordinátájú markereket a fő CGH-területet körülvevő igazítási területen, majd ezt követően fejlett sugárkövetési algoritmusokat használtunk az in situ torzításkorrekcióhoz. Ez a frissítés teljes mértékben integrálja a torzításkorrekciót a napi ellenőrzési folyamatba:
◆ Kiküszöböli a hagyományos CMM-ek szükségességét, eltávolítja a bonyolult offline méréseket és a rögzítési hibákat;
◆ A sugárkövetésen alapuló közvetlen geometriai rekonstrukció jelentősen javítja az ellenőrzési és korrekciós hatékonyságot, miközben biztosítja az abszolút korrekciós pontosságot, biztosítva, hogy a nagy pontosságú aszférikus felületvizsgálat többé ne legyen szűk keresztmetszet a gyártósor gyártási kapacitásában.
CGH általános elrendezési diagram
IV. A hatékonyság és a pontosság kettős csatája: mekkora a különbség a kalibrálás elvégzése és a nem elvégzése között?
V. Válasszon kiváló minőségű CGH-kat, hogy minden polírozási lépés eredményes legyen
A precíziós optikai gyártás következő fázisa az abszolút precizitásról szól, de ami még fontosabb, a hulladékmennyiség és a termelési hatékonyság szabályozásáról.
CGH testreszabási szakértőként minden általunk szállított CGH nemcsak mikro-nano szintű mintaminőséggel büszkélkedhet, hanem alapfelszereltségéhez tartozik egy nagy pontosságú, nagy hatékonyságú torzításkorrekciós megoldás is. Technológiai innovációt alkalmazunk a folyamatok egyszerűsítésére és a pontosság növelésére a műhelyben.
Utasítsa el a nem hatékony polírozást, és búcsút mondjon a feldolgozási eltéréseknek. Használjunk igazán precíz és hatékony "vonalzókat" a nagy pontosságú optikai feldolgozás védelmére!
