皮米激光干涉仪

设备选件

光纤式激光探头

IDS系列激光干涉仪可提供不同型号探头（探头尺寸，光斑大小不同）。

探头直径范围：1.2mm – 22mm。典型准直激光光斑：1.6mm， 典型聚焦激光光斑：70 mm。

最低工作温度：10mK， 1E-10mBar超高真空适用， 10MGy强辐射环境适用。

激光探头技术参数表

应用案例

■  IDS3010在航天飞行器形变检测上的应用

德国卫星制造商OHB公司（德国OHB-System 是一家专门从事小卫星系统、分系统研制工作的企业，在小型商业卫星、小型研究卫星及相关分系统的研制、制造和操作方面具有丰富的经验）采用attocube的激光位移传感器IDS3010，对第三代气象卫星（MTG）柔性组合成像仪进行了高真空光-热-力学模型试验。该试验包括在仪器的不同区域，并监控其后续光学元件相对位移测量哈特曼传感器。在真空环境中通过IDS3010激光干涉仪以小于1角秒的精度对平面基准相对位置的稳定性进行了一个多星期的持续测试。

为了校准IDS3010不同探头之间的距离，需要进行初步测试（每个传感器探头与用于角度计算的距离，名义上为100 mm）。为此，平面参考镜的电动框架被用来产生任意角度的运动。这些角度是由IDS3010激光干涉仪和校准的自准直仪测量得到。IDS3010激光干涉仪在±720角秒范围内表现出良好的线性（<0.1%），并且非常容易校准。再与MTG柔性组合成像仪对齐之后，即在Shack-Hartmann传感器和IDS3010传感器之间执行另一个交叉校准，以补偿IDS3010传感器相对于Shack-Hartmann传感器的时钟。

第三代气象卫星的柔性组合成像仪（MTG-FCI）的实验装置。紫色表示激光干涉仪组件：传感器探头支架和角角锥棱镜支架。以上信息由OHB System AG提供

结果

此次测量的目的是在一周多的时间内连续监测参考镜相对于卫星的稳定性，精度小于1角秒。使用如上所述attocube公司的激光干涉仪得到的测试得到角度精度甚至比一个角秒还要好。理论计算表明，其测试分辨率可以到达0.021角秒（等于5.8u°），但实际读数受试验装置振动的限制。

■  IDS3010激光干涉仪在自动驾驶高分辨调频连续波（FMCW）雷达上的应用

自动驾驶是目前汽车工业最为前沿和火热的研究，而自动驾驶尤为重要的是需要可靠和高分辨率的距离测量雷达。德国弗劳恩霍夫高频物理和雷达技术研究所（Wachtberg，D）Nils Pohl教授和波鸿鲁尔大学（Bochum，D）的研究小组提出了一种全集成硅锗基调频连续波雷达传感器（FMCW），工作频率为224 GHz，调谐频率为52 GHz。通过使用德国attocube公司的皮米精度激光干涉仪FPS1010（**版本为IDS3010）证明了测量系统在-3.9μm至+2.8μm之间达到了-0.5-0.4μm的超高精度。这种全新的高精度雷达传感器将会应用于许多全新的汽车自动驾驶领域。

图一 紧凑型FMCW传感器的照片

图二 雷达测距示意图，左边为雷达，右边为移目标，attocube激光干涉仪用来标定测量结果

参考文献S. Thomas， et al; IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques 67， 11， (2019).

■  IDS3010激光干涉仪在半导体晶圆加工无轴承转台形变的测量上的应用

半导体光刻系统中的晶圆级轻量化移动结构的变形阻碍了高通量的半导体制造过程。为了补偿这些变形，需要精确的测量由光压产生的形变。来自世界顶尖理工大学荷兰Eindhoven University of Technology 的科学家设计了一个基于德国attocube干涉仪IDS3010的测量结构，以此来详细地研究因为光压而导致的形变特性。图一所示为测量装置示意图，测量装置由5 x 5 共计25个M12/F40激光探头组成的网格，以此来实现监测纳米级的无轴承平面电机内部的移动器变形。实验的目的是通过对无轴承的平面的力分布进行适当的补偿，从而有效控制转台的变形。实验测得最大形变量为544nm，最小形变量为110nm（如图二所示）。

图一 左侧5X5排列探头测量装置示意图，右图为实物图

图二 无轴承磁悬浮机台形变量的测量结果，最大形变量为544nm

参考文献Measuring the Deformation of a Magnetically Levitated Plate displacement sensor.

■  IDS3010在X射线成像中提高分辨率的应用

在硬X射线成像中，每个探针平均扫描时间的减少对于因为束流造成的损伤是至关重要的。此外，系统的振动或漂移会严重影响系统的实时分辨率。而在结晶学等光学实验中，扫描时间主要取决于装置的稳定性。Attocube公司的皮米精度干涉仪FPS3010（升级之后的型号为IDS3010），被用于优化由多层波带片（MZP）和基于MZP的压电样品扫描仪组成的实验装置的稳定性的测量。实验是在德国DESY Photon Science中心佩特拉III期同步加速器的P10光束线站上进行的。Attocube公司的激光干涉仪PFS3010用来检测样品校准电机引起的振动和冲击产生的串扰。基于这些测量，装置的成像分辨率被提高到了±10nm。

图一 实验得到的系统分辨率结果

参考文献Markus Osterhoff， et at.; Proceedings Volume 10389， X-Ray Nanoimaging: Instruments and Methods III; 103890T (2017)

■  IDS3010激光干涉仪在微小振动分析中的应用

电荷极化理论能够描述中性玻色子系统的布洛赫能带，它预言二维量子化的四极绝缘体具有带隙、拓扑的一维边缘模式。全球**研究机构苏黎世邦理工大学的Sebastian Huber教授课题组巧妙的利用一种机械超材料结构来模拟二维的拓扑绝缘体，**在实验上观测到了声子四极拓扑绝缘体。这一具有重要意义的结果**时间被刊登在nature上（doi:10.1038/nature25156）。研究人员通过测试了一种机械超材料的体，边缘和拐角的物理属性，发现了理论预言的带隙边缘和隙内拐角态。这为实验实现高维度的拓扑超材料奠定了重要基石。德国attocube公司的激光干涉仪IDS3010被用于超声-空气转换器激励后的机械超材料振动分析。IDS3010能到探测到机械超材料不同位置的微小振动，以识别共振频率。最终实现了11.2pm的系统误差，为声子四极拓扑绝缘体的实验分析提供了有力的支持。