專(zhuān)利名稱(chēng)：在平面光柵制作過(guò)程中精確控制光柵常數(shù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光譜技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種在平面光柵制作過(guò)程中精確控制光柵常
數(shù)的方法。
背景技術(shù)：
衍射光柵非常重要的技術(shù)指標(biāo)之一——光柵周期決定著光柵的色散率和分辨率。對(duì)于光譜儀器而言，光柵常數(shù)的改變將導(dǎo)致光柵衍射角的改變，使得光譜儀器譜線位置產(chǎn)生偏移，因此，光柵常數(shù)的準(zhǔn)確性直接影響光譜儀器的波長(zhǎng)精度，在制作過(guò)程中必須嚴(yán)格控制。 在全息光柵的制作過(guò)程中，一個(gè)關(guān)鍵的工藝流程就是，將涂有光致抗蝕劑的光柵基底放在干涉場(chǎng)中，由光致抗蝕劑記錄干涉場(chǎng)中的干涉條紋。當(dāng)曝光波長(zhǎng)一定時(shí)，周期唯一決定于兩束平行光的夾角。常規(guī)檢測(cè)周期的方法一般都是在完成光柵制作后，通過(guò)測(cè)量光柵0級(jí)和1級(jí)衍射光的夾角來(lái)計(jì)算光柵周期，測(cè)量誤差較大，光路調(diào)整過(guò)程沒(méi)有固定的基準(zhǔn)可依，僅憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整，往往要經(jīng)過(guò)多個(gè)光柵制作回合，并且很難達(dá)到要求的精度。
除此之外，在相關(guān)的在先專(zhuān)利文獻(xiàn)方面，如中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利案(公開(kāi)號(hào)CN1544994A)，通過(guò)在全息光柵曝光裝置中置入標(biāo)準(zhǔn)機(jī)刻光柵和半反射鏡，再?gòu)臏?zhǔn)直反射鏡光路中分出光路，使其產(chǎn)生干涉條紋，這會(huì)導(dǎo)致所需要的光柵周期完全取決于所置入的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)刻光柵，在控制光柵周期實(shí)施上會(huì)有不便。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種簡(jiǎn)便易行的在平面光柵制作過(guò)程中精確控制光柵常數(shù)的方法。 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案 本發(fā)明還提供一種在平面光柵制作過(guò)程中精確控制光柵常數(shù)的方法，采用如下裝置 光源和依次位于所述光源的光路上的
空間濾波器； 凹面鏡，所述空間濾波器位于所述凹面鏡焦點(diǎn)位置處； 第三反射鏡和第四反射鏡； 凸透鏡，位于曝光位置處； 接收屏，位于所述凸透鏡的后焦面上； 其中，所述第三反射鏡和第四反射鏡用于分別反射一束由所述凹面鏡反射出的干涉條紋平行光于所述凸透鏡上；
包括以下步驟 步驟1)、通過(guò)第三反射鏡和第四反射鏡使產(chǎn)生的干涉條紋的兩束平行光通過(guò)所述凸透鏡，在位于所述凸透鏡焦距處的接收 上產(chǎn)生兩個(gè)匯聚焦點(diǎn)光斑；
步驟2)、測(cè)量這兩個(gè)焦點(diǎn)光斑的距離L，根據(jù)下式計(jì)算出所需的光柵常數(shù)d : a/4,+" 2丄 其中，f為凸透鏡的焦距，A為光源發(fā)出的激光波長(zhǎng)，L為兩光斑之間的距離；
步驟3)、調(diào)整所述第三反射鏡和第四反射鏡所形成的兩束平行光束的角度a以 改變接收屏上兩光斑的距離L，得到不同的光柵常數(shù)d。
進(jìn)一步地，在所述步驟3)之后還包括 步驟4)、取出凸透鏡，在原凸透鏡的位置處放置涂有光致抗蝕劑的光柵基底，由光
致抗蝕劑記錄的干涉條紋數(shù)，該干涉條紋數(shù)為所制作的全息光柵的周期。 進(jìn)一步地，所述光源為441. 6nm波長(zhǎng)的氦鎘激光器。 進(jìn)一步地，在所述光源和空間濾波器之間的光路上還包括第一反射鏡和第二反射 鏡，所述光源發(fā)出的光依次經(jīng)所述第一反射鏡和第二反射鏡反射后至所述空間濾波器。
本發(fā)明提供的在平面光柵制作過(guò)程中精確控制光柵常數(shù)的方法，對(duì)于制作不同周 期的光柵調(diào)節(jié)方便，并且控制光柵周期精度高。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以詳細(xì)說(shuō)明。
圖1為本發(fā)明方法實(shí)施例中采用的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明方法實(shí)施例中的全息光柵曝光裝置光路的結(jié)構(gòu)示意圖, 標(biāo)號(hào)說(shuō)明
1光源 2第一反射鏡 3第二反射鏡
4 空間濾波器
9 凸透鏡 10
5第三反射鏡 6第四反射鏡 7凹面鏡
8涂有光致抗蝕劑的光^
具體實(shí)施例方式
—種在平面光柵制作過(guò)程中精確控制光柵常數(shù)的方法，采用如下如圖1、圖2所示 的裝置 光源1和依次位于所述光源1的光路上的
空間濾波器4，包括顯微物鏡和針孔； 凹面鏡7，所述空間濾波器4位于所述凹面鏡7焦點(diǎn)位置處；
第三反射鏡5和第四反射鏡6 ; 凸透鏡9，位于曝光位置處；即涂有光致抗蝕劑的光柵基底8所在位置處；
接收屏IO，位于所述凸透鏡9的后焦面上； 其中，所述第三反射鏡5和第四反射鏡6用于分別反射一束由所述凹面鏡7反射 出的干涉條紋平行光于所述凸透鏡9上；經(jīng)過(guò)第三反射鏡5和第四反射鏡6反射的兩束平 行光照射所述凸透鏡9上后，在所述接收屏10上形成兩個(gè)光斑A和B ;
包括以下步驟
4
步驟1)、通過(guò)第三反射鏡5和第四反射鏡6使產(chǎn)生的干涉條紋的兩束平行光通過(guò)所述凸透鏡9，在位于所述凸透鏡9焦距處的接收屏10上產(chǎn)生兩個(gè)匯聚焦點(diǎn)光斑；
步驟2)、測(cè)量這兩個(gè)焦點(diǎn)光斑的距離L，根據(jù)下式計(jì)算出所需的光柵常數(shù)d : j = 其中，f為凸透鏡9的焦距，A為光源1發(fā)出的激光波長(zhǎng)，L為光斑A和B的距離；
步驟3)、調(diào)整所述第三反射鏡5和第四反射鏡6所形成的兩束平行光束的角度a以改變接收屏10上光斑A和B的距離L，得到不同的光柵常數(shù)d。
進(jìn)一步地，在所述步驟3)之后還包括 步驟4)、取出凸透鏡9，在原凸透鏡9的位置處放置涂有光致抗蝕劑的光柵基底8，
由光致抗蝕劑記錄的干涉條紋數(shù)，該干涉條紋數(shù)為所制作的全息光柵的周期。 這樣就可以方便調(diào)節(jié)制作不同光柵周期，并且可以精確控制所制作的全息平面光
柵的光柵常數(shù)d。 其中，所述光源1采用波長(zhǎng)為441. 6nm的氦鎘激光器。 其中，在所述光源1和空間濾波器4之間的光路上還包括第一反射鏡2和第二反射鏡3，所述光源1發(fā)出的光經(jīng)所述第一反射鏡2和第二反射鏡3反射后，進(jìn)入所述空間濾波器4。本實(shí)施例中所述第一反射鏡2和第二反射鏡3采用玻璃基底鍍鋁反射鏡。
其中，所述接收屏10采用普通的毛玻璃，制作全息光柵基底采用K9光學(xué)玻璃，K9光學(xué)玻璃上涂覆的光致抗蝕劑為德國(guó)生產(chǎn)的APR3120型光致抗蝕劑。
上述步驟中，光柵常數(shù)d的計(jì)算推導(dǎo)過(guò)程如下 首先，測(cè)量光斑A和B的距離L，由于所述接收屏10位于所述凸透鏡9的后焦面上，根據(jù)光學(xué)成像系統(tǒng)的頻率特性可得到
1 (1) & = I = x2 = =
cos《cos^，
(2) 其中，f為凸透鏡9的焦距，A為光源1發(fā)出的激光波長(zhǎng)，fxl， fx2為平面波的空間頻率，如圖1所示，Xl、 x2分別為BC、 CA的長(zhǎng)度，a為產(chǎn)生干涉條紋的兩束光束的夾角(a
=e , e 2)，根據(jù)a boc， △ aoc的三角關(guān)系有
COS ft =
(3)
(4) 由式(1) 、 (2) 、 (3) 、 (4)解得=
l一義2
，x，=-
1-義2
X2，又X!+X2
sm-
L，即得:丄
，由于入和f為定值，得到x工
(5)
又根據(jù)光柵方禾
<formula>formula see original document page 6</formula>
^
(6) 在上述裝置中，通過(guò)調(diào)整所述第三反射鏡5和第四反射鏡6所形成的兩束平行光 束的角度a ，可改變接收屏10上光斑A和B的距離L，從而得到不同的光柵常數(shù)d。
權(quán)利要求
一種在平面光柵制作過(guò)程中精確控制光柵常數(shù)的方法，其特征在于采用如下裝置光源(1)和依次位于所述光源(1)的光路上的空間濾波器(4)；凹面鏡(7)，所述空間濾波器(4)位于所述凹面鏡(7)焦點(diǎn)位置處；第三反射鏡(5)和第四反射鏡(6)；凸透鏡(9)，位于曝光位置處；接收屏(10)，位于所述凸透鏡(9)的后焦面上；其中，所述第三反射鏡(5)和第四反射鏡(6)用于分別反射一束由所述凹面鏡(7)反射出的干涉條紋平行光于所述凸透鏡(9)上；包括以下步驟步驟1)、通過(guò)第三反射鏡(5)和第四反射鏡(6)使產(chǎn)生的干涉條紋的兩束平行光通過(guò)所述凸透鏡(9)，在位于所述凸透鏡(9)焦距處的接收屏(10)上產(chǎn)生兩個(gè)匯聚焦點(diǎn)光斑；步驟2)、測(cè)量這兩個(gè)焦點(diǎn)光斑的距離L，根據(jù)下式計(jì)算出所需的光柵常數(shù)d <mrow><mi>d</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>λ</mi><msqrt> <msup><mrow> <mn>4</mn> <mi>f</mi></mrow><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup><mi>L</mi><mn>2</mn> </msup></msqrt> </mrow> <mrow><mn>2</mn><mi>L</mi> </mrow></mfrac> </mrow>其中，f為凸透鏡(9)的焦距，λ為光源(1)發(fā)出的激光波長(zhǎng)，L為兩光斑之間的距離；步驟3)、調(diào)整所述第三反射鏡(5)和第四反射鏡(6)所形成的兩束平行光束的角度α以改變接收屏(10)上兩光斑的距離L，得到不同的光柵常數(shù)d。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在平面光柵制作過(guò)程中精確控制光柵常數(shù)的方法，其特征在于在所述步驟3)之后還包括步驟4)、取出凸透鏡(9)，在原凸透鏡(9)的位置處放置涂有光致抗蝕劑的光柵基底(8)，由光致抗蝕劑記錄的干涉條紋數(shù)，該干涉條紋數(shù)為所制作的全息光柵的周期。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在平面光柵制作過(guò)程中精確控制光柵常數(shù)的方法，其特征在于所述光源(1)為441.6nm波長(zhǎng)的氦鎘激光器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的在平面光柵制作過(guò)程中精確控制光柵常數(shù)的方法，其特征在于在所述光源(1)和空間濾波器(4)之間的光路上還包括第一反射鏡(2)和第二反射鏡(3)，所述光源(1)發(fā)出的光依次經(jīng)所述第一反射鏡(2)和第二反射鏡(3)反射后至所述空間濾波器(4)。
全文摘要
在平面光柵制作過(guò)程中精確控制光柵常數(shù)的方法，采用的裝置包括光源和依次位于所述光源的光路上的空間濾波器；凹面鏡；第三反射鏡和第四反射鏡；凸透鏡，位于曝光位置處；接收屏，位于所述凸透鏡的后焦面上；所述方法包括通過(guò)第三反射鏡和第四反射鏡使產(chǎn)生的干涉條紋的兩束平行光通過(guò)所述凸透鏡，在位于所述凸透鏡焦距處的接收屏上產(chǎn)生兩個(gè)匯聚焦點(diǎn)光斑；測(cè)量這兩個(gè)焦點(diǎn)光斑的距離L，根據(jù)下公式計(jì)算出所需的光柵常數(shù)d，調(diào)整所述第三反射鏡和第四反射鏡所形成的兩束平行光束的角度α以改變接收屏上兩光斑的距離L，得到不同的光柵常數(shù)d。本發(fā)明對(duì)于制作不同周期的光柵調(diào)節(jié)方便，并且控制光柵周期精度高。
文檔編號(hào)G03H1/04GK101738664SQ200910262348
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者倪爭(zhēng)技, 莊松林, 張大偉, 王 琦, 詹曉勇, 高秀敏, 黃元申 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)