In diesem Tech-Talk geht es um Senslogic und die Philosophie dahinter. Nach mehr als zwei Jahrzehnten in der Optik fällt eine Erkenntnis auf, nämlich die, dass Theorie und Praxis auseinanderklaffen. Vielleicht hat der Witz, dass "es in der Theorie funktioniert", etwas für sich. Natürlich ist das nicht überall der Fall, aber doch oft genug.
Wir haben Konstruktionswerkzeuge mit guten Vorhersagefähigkeiten, die Beugungstheorie funktioniert, aber allzu oft bleibt es dabei, und das System wird mit kleine Öffnungen und Visitenkarten. Sobald alle Elemente an ihrem Platz sind, erblickt das System das "erste Licht" und beginnt dann den langsamen Marsch in Richtung der erwarteten oder sollte ich besser sagen "gewünschten" Leistung, denn wenn millimetergroße Blenden und Visitenkarten Ihre Werkzeuge sind, wird das Erreichen der Zielleistung völlig unerwartet. Was nun folgt, ist, wenn wir uns einen Euphemismus erlauben, Tweaking.
Warum verändern wir etwas? Nun, offensichtlich, weil wir ein anderes Ergebnis wollen. Manchmal nehmen wir sogar Änderungen vor, weil Perfektion unerreichbar ist und wir uns für das kleinere Übel entscheiden müssen. Aber wenn es eine Zeit und einen Ort für Optimierungen gibt, dann ist das die Entwurfsphase. Wenn wir nicht alles haben können, sollten wir genau hier die Entscheidung treffen. Nicht in der Produktion, nicht von jemandem, der nicht über die notwendigen Informationen verfügt, um diese Entscheidung zu treffen, und schon gar nicht, nachdem wir all die Ressourcen in diese Phase des Produkts gesteckt haben.
Wie bereits erwähnt, ist die Vorhersagekraft der uns zur Verfügung stehenden Instrumente wirklich gut. Es gibt wirklich keine Entschuldigung dafür, nicht zu wissen, wie ein optisches System funktioniert. Bei Bedarf sollten wir Techniken wie das Monte-Carlo- oder Latin-Hypercube-Sampling einsetzen, um einen umfassenden Überblick über alle Variablen zu erhalten, die die Systemleistung beeinflussen. Diese Techniken ermöglichen es uns, einen viel größeren Satz von Variablen zu erfassen und sicherzustellen, dass Designentscheidungen von Daten und nicht von Annahmen bestimmt werden.
Wenn es um die Feinabstimmung geht, ist dies der richtige Zeitpunkt. In dieser Phase, in der alle Variablen sichtbar sind und datengestützte Kompromisse getroffen werden können, sollte die Optimierung erfolgen.
Gestatten Sie mir eine kurze Überleitung zum Kontext. Im Tennis gibt es ein merkwürdiges Punktesystem, das auf der Idee einer Uhr beruht und sich im Kreis dreht. In diesem technischen Gespräch sind wir bei "30" - auf dem besten Weg dorthin, aber noch nicht am Spielpunkt angekommen. Trotzdem ist es ein wichtiger Punkt.
Jede Komponente eines optischen Systems beginnt als diskretes Element, das darauf wartet, seinen genauen Platz in der endgültigen Baugruppe zu finden, und wenn wir dafür verantwortlich sind, brauchen wir Werkzeuge. Hier kommt die WaveMe Toolbox ins Spiel, die speziell entwickelt wurde, um die Präzision beim Aufbau optischer Systeme mit diskreten Elementen zu gewährleisten.
Die einfachste der von WaveMe bereitgestellten Toolboxen ist das BeamNotes-Tool. Dennoch ist es wahrscheinlich dasjenige, das den Geist dieses Tech-Talks am besten wiedergibt. Die Messung, die es bietet, ist nicht nur einfach - sie ist absichtlich einfach und konzentriert sich auf eine grundlegende Schwerpunktmessung, die durch einige wichtige Werkzeuge ergänzt wird, um sich Positionen zu merken, leicht zu erkennen, dass die Zentrierung den Toleranzen entspricht, und um Notizen zwischen Design- und Montageteams weiterzugeben.
BeamNotes hilft uns, eine präzise optische Ausrichtung entlang eines Laserstrahls zu erreichen, selbst wenn die mechanische Anordnung nicht ideal ist. Es ist ein entscheidendes Element im Montage-Workflow, das eine nahtlose Kommunikation und präzise Ausrichtung ermöglicht, um sicherzustellen, dass die richtigen Informationen genau dann verfügbar sind, wenn sie benötigt werden.
Ich verstehe schon, das BeamNotes-Tool ist nicht beeindruckend. Aber das Shack-Hartmann-Tool ist es. Vielleicht verwenden Sie bereits einen SHS (Shack-Hartmann-Sensor). Wie lange dauert es, bis Sie ein Ergebnis erhalten? Müssen Sie den Sensor ausrichten? Das Ausrichten eines Sensors in einem System, das noch justiert wird, führt zu einem Zwiespalt: Wie können Sie einen Teil des Aufbaus ausrichten, während andere Teile noch in Bewegung sind? Die Shack-Hartmann-Toolbox in WaveMe umgeht dieses Problem mit ihrer synthetischen Referenzkalibrierung auf elegante Weise.
Does your sensor require you to define regions for the spots? Most of the tools out there are way too complex for practical assembly work. The time to obtain a single result is in the minute range, or more. This I personally find unacceptable. With WaveMe’s Shack-Hartmann toolbox, making a wavefront measurement is as fast as selecting the tool from the menu—often, it’s just a matter of turning on the program. If I had the chutzpa of Amazon, I’d call it ‘1-click measurement.’ But since you have to select the tool and enable it, let’s call it ‘2-clicks to perfection’. That’s it, there is nothing more to do, and there shouldn’t be. No regions of interest or exposure settings. All automated. You can read about it in the technisches Gespräch über Kalibrierung. Es ist ziemlich toll.
Element centering and collimation are crucial in optical assembly, but optical systems are more complex than that. Lenses can be squeezed by mounts, mirrors bent by coatings or mechanics, and lenses can be inserted in the wrong direction. It happens. Earlier, I did try to make the analogy with a game of tennis and the clock metaphor, and this is the process coming full circle. We started with models, found the requirements and designed optics. We laid out a strategy for assembly and provided the tools. But since this is optics, and despite our best efforts there is a final step to be made, a no excuses, no if or buts. Just a pure – this is what it is. This is the final grade for our efforts.
Stimmen die Ergebnisse mit den Modellen überein? Ergeben die Bauanleitungen jedes Mal dasselbe System, unabhängig davon, wer es gebaut hat? Ein Phasenverschiebungsinterferometer wird uns die Antwort geben. Das Phasenverschiebungsinterferometer in WaveMe ist nicht nur genau, sondern auch schnell. Mit einem USB3-Kamera and a fast actuator, 15 wavefronts per second is entirely possible. It is also quite versatile since it assumes that the user may want to alter the system under test in some way, like an OMEMS or deformable mirror. In order to reach speeds that are limited only by the transport interface of the camera, the phase-shifting tool has to transition between synchronous and asynchronous states so that the different physical parts can move when the interferometer doesn’t need them to be at some fixed state.
A Punktbeugungsinterferometer ist fast immer ein kundenspezifisches Werkzeug, das aber nicht schwer zu bauen ist. Für High-End-Bildgebungssysteme, wie Lithographie, Es wird Ihnen immer sagen, was Sie wissen müssen.
Jetzt schließt sich der Kreis. Wir haben die Ergebnisse, die wir in unsere Modelle oder in die Art und Weise, wie wir unsere Systeme zusammenstellen, einfließen lassen können. Stellen Sie sich vor, Sie haben das schon ein paar Mal gemacht, den Prozess abgestimmt und aus den Fehlern gelernt. Nach ein paar Umdrehungen dieses Rads werden wir so viel Vertrauen gewinnen, dass wir bereits nach dem Modellierungsprozess wissen, welches Produkt wir in zwei oder drei Jahren haben werden. Der Wert dessen mag variieren, aber das ist es, was der Lernprozess bietet, aber solange wir nicht die Werkzeuge dafür haben, kann dieser Kreislauf nicht geschlossen werden. In der Analogie zum Tennis ist unser Spiel beendet, aber bis das Match gewonnen ist, gibt es das nächste Spiel, und wenn wir die Erfahrungen aus dem letzten Spiel nicht in das nächste Spiel mitnehmen, werden wir wahrscheinlich die Fehler von damals wiederholen, und unser Gegner wird es uns danken. Machen wir uns das Leben für den Wettbewerb nicht zu einfach.
Bevor wir diesen technischen Vortrag abschließen, noch ein paar Dinge. Das Gebiet der Optik ist riesig. Es ist schwierig, ein Werkzeug für alles anzubieten, aber WaveMe ist ein flexibles Werkzeug. Das Programm selbst ist nicht viel mehr als eine Pipeline, ein Compositor und eine Modulschnittstelle. Module bringen ihre eigene Benutzeroberfläche mit und können mit anderen Modulen (oder Tools) interagieren. Die Pipeline und die Modulschnittstelle sind eine offene API. Wenn ein Tool nicht genau das tut, was Sie wollen, ist es nicht schwer, ein Modul zur Pipeline hinzuzufügen, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Jeder kann ein WaveMe-Modul schreiben und mit den Nachrichten in der Pipeline interagieren. Um diesen Prozess zu vereinfachen, enthält WaveMe Open-Source-Vorlagen, die kopiert und auf jede erdenkliche Weise erweitert werden können. Auf diese Weise wurden einst alle heute verfügbaren Tools entwickelt.
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