1、本論文以DVD激光讀取頭為研究基礎(chǔ),分析了激光讀取頭的光學(xué)原理,機(jī)械結(jié)構(gòu)與電氣性能,開發(fā)出三種不同功能的創(chuàng)新型微納米測(cè)量探頭:光學(xué)非接觸探頭系統(tǒng),光學(xué)自動(dòng)聚焦探頭系統(tǒng),光學(xué)接觸觸發(fā)式探頭系統(tǒng).其中根據(jù)光學(xué)象散原理得到激光讀取頭的聚焦誤差信號(hào),從而獲得測(cè)量范圍為2μm,測(cè)量不確定度可達(dá)1.1 nm的光學(xué)非接觸探頭系統(tǒng),通過改進(jìn)信號(hào)處理方式,此探頭系統(tǒng)可不受材料表面反射率變化的影響,并允許樣品表面存在一定的曲率變化.為增大探頭的測(cè)量范圍,研

2、究了DVD激光讀取頭上的音圈電機(jī)的系統(tǒng)模型,通過系統(tǒng)辨識(shí),PID參數(shù)設(shè)計(jì)與控制,以及音圈電機(jī)磁滯補(bǔ)償,發(fā)展出測(cè)量范圍600 μm的自動(dòng)聚焦光學(xué)非接觸探頭,由于磁滯效應(yīng)的影響與信號(hào)處理的方式,此探頭系統(tǒng)的測(cè)量不確定度約0.2 μm,為了提高測(cè)量精度,通過音圈電機(jī)結(jié)合自行開發(fā)的微型Michelson干涉儀系統(tǒng),解決了磁滯效應(yīng)的影響,提高了測(cè)量精度,使得自動(dòng)聚焦探頭在約1mm的測(cè)量范圍內(nèi),測(cè)量不確定度優(yōu)于30nm.基于光學(xué)非接觸探頭系統(tǒng)的高精