A New Pre-alignment Approach Based on Four-Quadrant-Photo-Detector for IC Mask

In this paper, a new pre-alignment approach based on Four-Quadrant-Photo-Detector （FQPD） for IC mask is presented. The voltage outputs from FQPDs are the functions of alignment mark＇s position offsets with respect to FQPDs. The functions are obtained with least squares error （LSE）-based polynomial fitting after the normalization of experimental data. As the acquired functions are not monotonic about their variables, the alignment mark＇s position offset cannot be given by direct inverse operation on the obtained functions. However, the piecewise polynomial fitting gives the inverse function, with which the alignment mark＇s position offset can be predicted according to the voltage outputs of FQPDs. On the basis of prediction, a pre-alignment control strategy is proposed. The feasibility and robustness of the pre-alignment approach is shown by experiments. Furthermore, the results demonstrate that the maximum error of mask＇s position offset in the X- and Y- directions is less than 15μm after coarse pre-alignment. Keywords： Four-Quadrant-Photo-Detector （FQPD）, pre-alignment, IC mask, polynomial fitting

基于半导体激光光纤组件的激光准直仪

介绍一种基于半导体激光光纤组件的激光准直仪 ,讨论了使用角锥棱镜作为活动靶镜的测量原理 ,给出了准直仪的软硬件设计方案。通过各种实验表明 ,本准直仪可直接应用于工业测量。

四象限光电探测器象限间一致性测量方法

将四象限光电探测器应用于目标方位测量时,探测器四个象限的一致性至关重要.用日光灯灯光作光源测量四象限光电探测器象限间响应度一致性,此方法简单有效,容易实现,且能达到较高的精度.用此方法测量了一个GT111四象限光电探测器,其象限间响应度一致性>82%,测得的结果显示GT111四象限光电探测器具有较好的象限间响应度一致性.

一种新型的太阳自动跟踪系统研究

为了最大限度的利用太阳能,采用自动跟踪太阳的方式以获得更多的能量。简要介绍了现有的几种主要跟踪方式,光电探测器跟踪方式容易受天气条件干扰,时钟跟踪方式有累积误差或者因数据库庞大导致反应变慢等缺点。提出了一种时钟跟踪与光电探测器跟踪相结合的双轴跟踪方式,方位角采用时钟跟踪,俯仰角采用四象限光电探测器跟踪,控制核心选用ATmega16单片机。该跟踪方式结合这两种跟踪方式的优点,很好地克服了两者的缺点。实验表明,本系统转动精度高,工作稳定性好,太阳能接收损失小。

基于四象限光电探测器的对准与测量系统优化设计--系统优化

在构建四象限光电探测器的测量/对准系统数学模型的基础上,提出了一种搜寻算法,以优化系统,使得对准模型具有线性化的输入输出关系,且具有非常高的选择性。系统仿真结果表明,在四象限光电探测器光电转换系数为常数情况下,所提出的模型优化方法正确可行。掩模板位置偏移量与光电探测器的输出具有线性关系,不论是在横向方向还是纵向方向,而且消除了x、y两个方向偏移量的交叉敏感,这使得消除四象限光电探测器安装位置偏差带来的影响成为可能,提高了探测器的应用效率和测量/对准的准确度。模型的实测结果表明,经优化后的系统微位移检测误差与对准误差均小于2μm。

一种基于四象限光电探测器的对准新方法

在分析四象限光电探测器工作原理的基础上,提出了一种利用2个四象限光电探测器实现掩模板对准的新方法。激光器与四象限探测器位置固定,掩模板处于激光器与四象限探测器之间。透过掩模板上的2个透光米字形标记,激光光束照射到四象限探测器的光敏面。根据2个四象限探测器的输出,计算出掩模板的位置和姿态偏差,通过运动平台调整掩模板的位置和姿态,实现对准。

InGaAs四象限探测器

采用InP/InGaAs/InP双异质结结构研制了对人眼安全的1.54～1.57μmInGaAs四象限探测器。对器件结构设计和材料选择进行了讨论。在对响应时间、象限串扰、暗电流和响应度等参数进行计算与分析的基础上,优化了器件结构参数。实验结果表明,器件响应度达到0.90A/W,响应时间为2ns,暗电流低于5nA,象限串扰达到1%(象限间隔20μm),象限均匀性为4%。

中心带雪崩光电二极管的InGaAs PIN四象限探测器

介绍了研制的中心带雪崩管的PIN四象限InGaAs光电探测器。这种光电探测器PD芯片具有一个平面结构的InGaAs PIN四象限光电二极管,其中心位置带有一个雪崩光电二极管,位于同一晶片上。探测器的5个PD芯片被安装在各自厚膜集成的前置放大器上,同时封装在一个带光窗的金属壳体中。中心雪崩探测器和四象限探测器的电压响应度、响应时间、等效噪声功率分别为:2.5×105 V/W(1 550 nm)和0.95×104 V/W(1 550 nm);7 ns和20 ns;0.15×10-12 W/Hz1/2和4×10-12 W/Hz1/2,象限间串扰小于3%,象限内不均匀性小于5%。这种探测器可同时用于人眼安全激光测距、激光定位和跟踪。

基于两级定位跟踪的自然光导光照明装置设计

为了使人们在地下室等一些特殊环境下享受健康、绿色的自然光照明,更好地利用太阳能资源,提出一种基于两级定位跟踪的自然光导光照明装置设计方案。通过采用粗级跟踪和精确跟踪两级定位跟踪模式和在系统的机械传动机构中采用谐波传动方式等措施,由此来提高系统的跟踪稳定性和跟踪精度;同时,对聚光单元进行改进设计,以及在照明灯具处增设智能调光功能,以此进一步提高系统的光利用率和光强稳定性。实验测试表明,系统能获得较好的照明品质,具有一定的应用价值。

炮管直线度测量仪的研制

为了实现炮管直线度的高精度测量,提出基于激光准直技术和光电探测技术的测量方法,解决了光学系统设计及传感器的精密定位问题,给出了软硬件解决方案,实现了水平和竖直方向直线度的同时测量,同时显示,经直线度误差评定,得出炮管直线度的误差值；经实测,该设备的分辨率可达0．005mm,测量误差为σ＜±0．012mm,两组测量数据的重复性误差小于0．005mm,说明该测量方法是可行的。

多管火箭炮炮管平行性测量系统

针对多管火箭炮炮管平行性测量要求,设计一套基于光电检测技术和图像处理技术的测量系统。其采用定心装置和激光准直系统建立炮管轴线,再由图像采集系统对光斑图像进行采集,经计算机处理后输出被测炮管和基准炮管的偏离角度信息,实现多管火箭炮炮管平行性测量。该装置具有高精度和高自动化程度的优点,实际应用效果良好。

基于激光追踪测量的电气控制系统

为了保证激光追踪测量系统的平稳、快速、实时性测量等要求,研制了激光追踪测量电气控制系统。利用四象限光电传感器(quadrant photo-detector,QPD)对激光束光斑偏移量进行实时测量,将光斑偏移量通入可编程多轴运动控制器(programmable multi-axis controller,PMAC)中进行处理,并结合伺服电机构成闭环系统,采用工程整定方法调节PID,实现测量系统的平稳追踪测量。试验结果表明,控制系统运行平稳、追踪性能良好,激光光斑返回四象限光电传感器中心的平均时间为0.259 ms。

一种新型的掩膜管理控制系统的研制

研制了一种与掩膜光刻机相配套的新型掩膜管理控制系统。系统硬件由1个4自由度机械手、2个版库、粗预对准机构、精细预对准机构、PIE控制器和伺服驱动器等构成；系统软件由基于VC的上层管理程序以及基于梯形图的底层流程控制程序构成，其中上掩膜版和卸掩膜版是流程控制的主要组成部分。介绍了四象限光电探测器的对准工作原理和掩膜版的粗、精细预对准方法，实验测试了上、卸掩膜版的节拍，粗、精细预对准时间和掩膜版经过精细预对准后的重复定位精度，讨论了激光器和四象限光电探测器相对位姿的标定方法，并指出了该系统的特点。实验结果表明，该系统性能稳定，主要指标能够满足掩膜光刻机的实际生产要求。

炮管直线度测量装置的研制

基于激光准直和光电探测,研制炮管直线度测量装置。采用倒置望远镜准直光束,以刀杆作为动力的定位机构带动探测器移动,光电测头信号则经电缆输出。采用重锤机构、定位轴承等措施保证。定位系统采用类似三爪卡盘的自动定心系统实现,同时系统通过和差比幅式方法提取直线度误差信息。

深孔轴线直线度测量技术研究

针对深孔轴线的直线度的测量,设计了一种远距离,二维直线度的激光测量方法。这种方法以经过单模光纤耦合的单一、准直的激光束作为测量基准,光电二维位置敏感元件采用四象限光电池,实现了水平和竖直方向直线度的同时测量和同时显示,并对信号进行处理和直线度误差评定,得出深孔轴线直线度的误差值。

长脉冲致硅基QPD损伤面积及形貌实验研究

为了研究硅基QPD在不同能量密度、不同脉宽激光辐照下的损伤面积、形貌,基于二维显微测量技术,测量了硅基QPD单一象限的损伤面积、形貌随激光能量密度和脉宽的变化。结果表明,在毫秒脉冲激光作用下,硅基QPD产生表面剥落、褶皱、裂纹、熔坑等损伤效果,且主要受入射激光功率密度影响,损伤面积随激光能量密度逐渐增加,随脉宽增加逐渐降低。通过实测分析,得出了不同激光脉宽下,硅基QPD表面形貌损伤阈值。激光脉宽为0.5 ms,能量密度为15.79 J/cm^(2)时,硅基QPD出现熔融损伤;而脉宽为1.0、1.5、2.0、3.0 ms时,硅基QPD出现表面剥落的能量密度值为14.12、33.94、39.76、47.62 J/cm^(2)。

基于多传感器信息融合的激光定位与跟踪

为了更精确实现远距离激光定位与跟踪,将十二个PIN硅光电二极管阵列探测器和一个带有光学系统的精密四象限探测器立体组合成独特的多传感器排列结构,并将空间测角基本理论与基于Bayesian决策原理的多传感器信息融合算法有机结合,实现自由空间中作用距离可达十千米的激光的粗精定位,利用激光的定位信息控制三维高精度转台的旋转实现精密跟踪。实践证明,在粗定位跟踪的基础上,精定位跟踪精度小于三个毫弧度。