Development of a new Confocal Tracking sensor for shape measurement of optical surfaces

Abstract

[ANGLÈS] In this thesis work, a new contact sensor applied to the shape measurement of optical surfaces is presented. This contact sensor is based on confocal tracking technology. This technique consists on tracking the focus of the sample while it is moved along the horizontal axis at a constant speed. It is capable of providing nm level accuracy as required by state of the art optical designs. Existing applications of such technology use an all-optical approach, which have advantages such as being non-contact technique but also some limitations such as the maximum slope measureable. The sensor developed in this work is designed to seamlessly integrate onto existing systems extending the maximum measurable slope to more than 60 degrees. Even though the sensor requires contacting the surface to operate, its force can be easily adjusted, thus making it flexible and adaptive to different samples and applications.

[CASTELLÀ] En esta tesis, se presenta un nuevo sensor de contacto aplicado a la medida de forma de superficies ópticas. Este sensor de contacto se base en la tecnología “confocal tracking”. Esta técnica consiste en el rastreo de la posición de foco de la muestra mientras esta muestra se mueve a velocidad constante en el eje horizontal. Es capaz de dar valores con una precisión nanométrica tal y como el estado del arte de diseños ópticos requiere. Las aplicaciones existentes de esta tecnología utilizan un esquema de funcionamiento totalmente óptico que presenta ventajas como la de ser una técnica sin contacto con la superficie pero también tiene algunas limitaciones como la medida máxima de pendientes locales. El sensor desarrollado en este proyecto está diseñado para ser integrado en equipos existentes mejorando la capacidad de medir pendientes locales mayores de 60 grados. Aunque este sensor requiere de contacto con la superficie, la fuerza de contacto puede ser ajustada fácilmente convirtiéndolo en un sensor flexible y adaptable a distintas muestras y aplicaciones.

[CATALÀ] En aquesta tesis, es presenta un nou sensor de contacte aplicat per la mesura de forma de superfícies òptiques. Aquest sensor de contacte es basa en la tecnologia “confocal tracking”. Aquesta tècnica consisteix en el rastreig de la posició de focus de la mostra mentre aquesta mostra es mou en l’eix horitzontal a velocitat constant. És capaç de donar valors amb una precisió nanomètrica tal i com requereix l’estat de l’art de dissenys òptics. Les aplicacions existents d’aquesta tecnologia utilitzen un esquema de funcionament totalment òptic que té avantatges com ara ser una tècnica sense contacte amb la superfície però també algunes limitacions com ara el valor màxim mesurable del pendent local. El sensor desenvolupat en aquest projecte està dissenyat per ser integrat en equips existents millorant la capacitat de mesurar pendents locals més grans de 60 graus. Encara que aquest sensor requereix de contacte amb la superfície, la força de contacte pot ser ajustada fàcilment convertint-lo amb un sensor flexible i que s’adapta a diferents tipus de mostres i aplicacions.