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光束稳定系统

 典型光束稳定系统由2个位置敏感探测器PSD4Nanmotor压电纳米位移促动器SNM01组成的2个电动镜架(用于科研级光束稳定系统)或2个快速压电直驱镜架SNM03电动镜架(用于工业级光束稳定系统),1个智能控制器SDRV01(科研级)或SDRV03(工业级),4SQM25镜架(分光镜用),1SLH25镜架(聚焦镜用)、若干SPH系列高稳定杆架和相关光学元件(客户自供)组成闭环,用来消除输入光束的漂移,保证输出光束指向和位置的稳定。


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信欧光电所开发的光束稳定系统具有独立自主知识产权,系统主要基于对激光束的两个位置点采样,实现空间上4个自由度的调节,通过位置探测器PSD反馈位置误差信号来控制Nanomotor,从而实现保持光束位置的恒定。系统分为两类:科研级光束稳定系统(型号:S-LBS1000-R)和工业级光束稳定系统(型号S-LBS1000-I)),其中前者基于公司自主研发和生产的Nanomotor压电纳米位移促动器SNM01,后者基于公司自主研发和生产的快速直接压电驱动镜架SNM03,响应速度比科研级光束稳定系统所用的Nanomotor10倍。由于Nanomotor的体积小,分辨率高,失电位置保持的特性使得Nanomotor非常的适合于此类光学系统的调节,另外Nanotomotor还可以应用于真空、紫外等应用环境。目前,Nanomotor正被广泛用于控制激光的指向漂移,能够显著提升系统的准确性,其应用范围包括半导体晶圆在生产制造过程中的测量、曝光控制、光束跟随等。同时也广泛应用在科研领域,如激光腔镜调节、晶体相位匹配、晶体腔内移位、偏振元件调节、薄膜测量系统,晶圆图案检测等。

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                                             光束稳定系统(科研级)

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                                             光束稳定系统(科研级)软件控制界面


 

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                                   光束稳定系统(工业级)

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光束稳定系统(工业级)软件控制界面

 

    光束稳定系统的总体布局如图,在这个系统中,激光束经过两个反射镜M1M2到达工作区域,每一个反射镜架装有两个实时调节位置的Nanomotor。同时,在光路中插入两个分光片,每一片分光片分别将少部分光反射到位置探测器PSD1PSD2的光敏面上。理想状态下,PSD1所测光束应与M2反射镜上的光斑为物象关系,PSD1给出的信号用以控制M1反射镜,从而保证光斑在M2上的位置为恒定。光斑位置固定以后,M2镜架用于调整激光光束指向,PSD2用于检测光束偏差后,驱动M2,确保光束输出位置居中。两个PSD互为参照点,从而在空间中确定一条直线,即输出光束被稳定在一条直线上,实现光束指向和位置的恒定不变。

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光束稳定2.webp

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