SNOM非線性校正和高精度位移檢測.pdf

1、納米科技及納米探測的迅速發(fā)展，對納米尺度內(nèi)精確測量和成像技術(shù)提出高要求，具有納米量級分辨率的顯微鏡技術(shù)也得到了飛速發(fā)展。由于掃描近場光學(xué)顯微鏡具有突破光學(xué)衍射極限的分辨率，可以進行納米尺度的探測，又具有光學(xué)顯微鏡所具有的廣泛適應(yīng)性，在納米科技領(lǐng)域中有廣泛地應(yīng)用。但是和其他掃描探針顯微鏡一樣由于壓電陶瓷驅(qū)動器的非線性，掃描成像產(chǎn)生畸變，限制了在納米尺度量化研究的應(yīng)用。 基于實驗室曾經(jīng)制作過樣品掃描工作模式的掃描近場光學(xué)顯微鏡的背景

2、，我們設(shè)計了探針掃描工作模式的帶有位移檢測機構(gòu)的掃描近場光學(xué)顯微鏡，來研究和校正掃描近場光學(xué)顯微鏡中的由壓電陶瓷驅(qū)動器非線性引起的圖像畸變。實驗系統(tǒng)中的位移檢測機構(gòu)利用凸透鏡成像光路的光學(xué)放大原理，將探針的微位移通過光路放大到遠(yuǎn)處的PSD位置檢測器，記錄探針的位置隨壓電陶瓷驅(qū)動電壓的變化關(guān)系。根據(jù)記錄的驅(qū)動電壓控制信號和探針的位移用三次多項式擬合出壓電陶瓷驅(qū)動器的非線性特性方程。掃描系統(tǒng)根據(jù)非線性特性方程計算出到達指定位置點的驅(qū)動電壓信

3、息，輸出驅(qū)動壓電陶瓷驅(qū)動器。同時也可以利用PSD結(jié)合PID控制電路實現(xiàn)閉環(huán)反饋控制，校正壓電陶瓷驅(qū)動器的非線性。根據(jù)擬合的三次多項式的結(jié)果，三次項系數(shù)和二次項系數(shù)相對于一次項系數(shù)和常數(shù)項，非常小，所以在進行成本較低，精度要求不是很高的非線性校正時，可以采用關(guān)鍵點線性插值的方法進行非線性逐段擬合，而且可以根據(jù)校正精度要求調(diào)整分段的長度和分段量，在保證一定精度的要求下，降低系統(tǒng)復(fù)雜度。 采用集成芯片構(gòu)成的等值電阻鏈細(xì)分電路，既實現(xiàn)了