提出一种基于波导理论的针孔点衍射波前分析方法。该方法将针孔作为圆形波导,采用解析法求解波导的模式进而得到针孔后端面电场分布;根据矢量衍射理论推导出衍射波前的远场分布,最后详细分析了针孔透光率、衍射波前的强度与相位。结果表明,波导边界条件使针孔后端面各电场分量旋转不对称,使像散成为衍射波前的主要像差。为使透光率大于0,针孔直径必须大于0.6λ(λ为波长),以保证针孔中存在满足波导传输条件的模式。衍射波前两电场分量振幅分布的不同使衍射波前强度分布不具有旋转对称性,两者的相位差使衍射波前成为椭圆偏振光。该仿真结果为点衍射干涉仪中针孔结构的设计提供了重要的参考。

本文介绍了点衍射干涉仪不同发展阶段的特点和应用。点衍射干涉仪由波长量级的针孔产生高质量的球面波作为参考波前，能够得到衍射极限性能的分辨率。按照不同的光路特点，点衍射干涉仪可分为点衍射共路干涉和点衍射非共路干涉两种结构，主要应用于高精度波前检测和面形检测。共路干涉结构简单紧凑，对环境振动不敏感，对光源相干度要求不高，可利用光束偏振态及光栅衍射分束的特性对传统点衍射板进行改造，在全共路点衍射干涉仪中引入时间相位调制技术和干涉对比度可调技术，可进一步提高波前检测精度。采用反射式针孔和各种光纤结构发展了非共路点衍射干涉仪，实现了大口径、高精度球面反射镜面形的测量。本文重点阐述了用于极紫外光刻投影物镜中高精度球面反射镜面形检测的反射式针孔点衍射干涉仪，并展望了点衍射检测技术在生物检测等领域的应用前景和发展趋势。