레이저 간섭계의 불확실성 파라미터 및 비선형 오차 보정을 위한 복합적 알고리즘 연구 = Study of complex algorithm for compensation uncertainty parameter and nonlineearity error in heterodyne laser interferometer

국문 초록 (Abstract)

헤테로다인 레이저 간섭계는 나노 혹은 서브 나노 급의 정밀도를 갖는 초정밀 측정 장치이다. 산업의 발전해감에 따라 더 높게 요구되는 분해능과 정밀도를 위해서는 계측에 방해되는 오차의 요인을 줄여야만 한다. 정확도를 저하시키는 요인으로는 크게 환경적 오차와 비선형성 오차를 들 수가 있다. 환경적 오차로는 크게 공기 굴절률이 있는데 이는 Edlen 공식과 외부와의 차단, 더 좋은 정밀 센서를 통해 오차를 보정한다. 타원 편광, 두 주파수의 비직교성, 편광 분리기의 불완전한 분리에 의해 발생하는 비선형성 오차를 보정하기 위해 확장형 칼만 필터를 사용한다.
헤테로다인 레이저 간섭계는 주파수가 서로 다른 직교 편광의 두 광원을 이용한다. 빔 분리기를 이용하여 두 개의 같은 빔으로 분리하여 하나는 검출기에서 기본 신호를 검출한다. 다른 빔은 편광 빔 분리기를 통해 고정 반사경과 이동 반사경에서 각각 반사되어 다른 검출기에서 측정 신호를 측정한다. 측정된 기본 신호와 검출 신호를 이용하여 Lock-in amplifier를 통해 위상 신호를 얻게 된다. 얻어진 위상 신호를 이용하여 변위를 계산한다.
측정 신호를 이용하여 얻어진 위상 신호에는 비선형성이 포함되어 있다. 비선형성 오차를 보정하기 위해 확장형 칼만 필터를 이용하였다. 확장형 칼만 필터를 통해 오차가 보정된 신호는 정전 용량 센서로부터의 측정 값을 이용하여 알고리즘의 효과를 입증한다.

목차 (Table of Contents)

• 목차
• 제1장 서론 3
• 제2장 헤테로다인 레이저 간섭계 7
• 1. 이상적인 헤테로다인 레이저 간섭계 7
• 2. 레이저 간섭계의 오차 종류 9
• 3. 비선형성을 고려한 헤테로다인 레이저 간섭계 12
• 제3장 오차 보정 알고리즘 17
• 1. 칼만 필터 17
• 2. 복합적 보정 알고리즘 20
• 제4장 모의 실험 및 실험결과 24
• 1. 모의 실험 24
• 2. 실험결과 30
• 제5장 결론 및 향후 연구 방향 37
• 1. 결론 37
• 2. 향후 연구 방향 38
• 참고문헌 40
• Abstract 45