高志山 赵雨晴 马剑秋 袁 群

(南京理工大学电光学院，江苏南京 210094)

1 引 言

表面轮廓形貌，在光学、机械、半导体、医学人造关节等国民经济诸多领域有着广泛的检测需求，通过高精度检测，得到轮廓形貌数据偏差，可以促进中国相关领域先进制造工艺技术水平的进步，提高产品的性能。但由于每一种检测仪器都存在一定的频率响应带宽限制，依靠单台或单品种光学检测仪器，很难覆盖较大的频率宽度。当前，光学检测领域常用频谱分段衔接思路，获得较宽频谱轮廓形貌的检测能力。

本文以光学表面宽谱轮廓形貌的检测技术及仪器为例，阐述国内外相关技术与仪器的发展概貌，期望对有兴趣的产业界、制造业、仪器研发领域的研究人员，具有参考价值。

2 跨尺度表面形貌空间频谱

对于光学成像系统，瑞利判据决定的光学分辨力，分别用角分辨、线分辨两种指标，可以表示成如式(1)～式(2)所示

(1)

(2)

式中：

λ

——工作波长；

D

——光学系统主镜口径或入瞳直径；

k

——与系统照明方式有关的工艺因子；

NA

——成像系统的数值孔径。式(1)适用于目标位于无穷远的光学系统，如望远镜、空间光学载荷、机载光学载荷；式(2)适用于目标位于有限远的光学系统，如显微镜、光刻投影物镜。如果要提高系统分辨力，需要增大主镜口径、增大

NA

、缩短工作波长。当前，国外空基望远镜中James Webb Space Telescope主镜的口径为6.5m，地基望远镜多国正在联合研发30m望远镜；中国正计划研发4m空基望远镜和12m地基望远镜。光刻投影物镜中，国外工作波长已到EUV(13.5nm)，中国研发成功DUV(193nm)，

NA