曲面激光直写的恒姿态调焦研究

曲面衍射器件作为光学高新技术具有广泛应用前景，激光直写是其制作的重要手段。由于曲面会使调焦光束产生偏转，因此基于平面的激光直写自动对焦系统将失效。通过光学头与基片的姿态跟踪可以保证对焦光束与基片的垂直，但这样会导致结构与控制的过度复杂，此方案可称为变姿态曲面调焦。本研究则提出恒姿态曲面对焦方案，即光学头与基片在整个对焦过程中保持原有姿态不变，获得光学系统简化下更适于基片面形快速变化时的跟踪写入。恒姿态调焦方案将引入"共焦调焦方案"作为曲面调焦的基本原理。为了提取足够的离焦信息，即根据探测信号同时取得离焦量和离焦方向，本研究引入"针孔振子"，即在探测器侧的成像物镜焦面处放置受纵向调制的针孔。控制系统通过采集调制信号和探测信号，应用锁相跟踪技术完成曲面自动对焦，实现亚微米曲面衍射器件的加工。