專利名稱：用于形成多層光學(xué)制品的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)制品。更具體地說，本發(fā)明涉及形成具有改進的光學(xué)性能的多層光學(xué)制品。
背景技術(shù)：
許多光學(xué)系統(tǒng)要求各種裝置具有特定的光學(xué)性能，尤其是表面平度，厚度均勻性，和/或弓形。制品的表面平度通過測量制品的表面偏離特定的表面輪廓(輪廓例如可以是某種弓形)的變化情況確定。厚度均勻性通過制品偏離特定的厚度或輪廓(比如平行或楔形)的變化度量。這兩個參數(shù)通常用每單位橫向距離光波偏離規(guī)定輪廓的變化為單位，比如波長/cm來進行度量，這里波長是比如用于測量或最終使用的特定光的規(guī)定波長。當(dāng)在此使用時，單位波長/cm表示在預(yù)定具有所希望的光學(xué)特性的制品區(qū)域上的平均量度。弓形是一種物理量度，由圖1所示確定。在預(yù)定具有所希望的光學(xué)特性的制品區(qū)域上的平均量度。約去單位(比如Bcm/(Y/2)cm)以得到無單位的值。用于形成制品的方法在題為“用于制造多層光學(xué)制品的方法”的美國專利5,932,045，和題為“用于制造多層光學(xué)制品的方法及具有多層光學(xué)制品的系統(tǒng)”的美國專利6,156,415中已有論述，二者被結(jié)合在此作為參考。
對光學(xué)元件的應(yīng)用，當(dāng)人們關(guān)心在制品對通過其的光產(chǎn)生影響時，通常不依賴于實際厚度均勻性。。相反，通過測量光程長度(下面說明)與預(yù)先選定的輪廓的偏差確定透射平度，并且圖2示出了這種用于希望具有均勻厚度的構(gòu)造(比如，平行的表面)的測量。透射平度也用波長/cm表示，并且正如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，透射平度也可以用rms(均方根)波長/cm或Strehl值表示，如在J.W.Goodman所著所著的Introduction toFourier Optics(McGraw Hill，1968)中所述。圖2示出了穿過一個多層制品的兩條路徑，這兩條路徑橫跨該制品彼此相距一個距離Z。距離z的實際路徑長度差為|1′到1|，而精確厚度均勻性的變化為|1′到1|/Z，上述變化通常用微米/cm量度。實際路徑長度不受或者不考慮各層10、12、14的折射率或所用光的波長的影響。
光程長度(OPL)是用于透射平度的有關(guān)參數(shù)，并由下式表示OPL=ΣjnjLj,]]>式中nj是j層的折射率，和Lj是通過j層的實際路徑長度。
與實際路徑長度相反，OPL取決于折射率。例如，在如圖2所示的多層制品中，OPL取決于層10，12，和14的折射率。具體地說，跨過圖2制品的OPL差(ΔOPL)等于|(n10L10+n12L12+n14L14)-(n10L′10+n12L′12+n14L′14)|該方程表明，在目的是小OPL差的地方，如果襯底具有比較大的單個厚度變化，但總厚度變化比較小，則它適用于接近的襯底的折射率。如圖2所示，假定希望一種平行構(gòu)造，則透射平度因此是ΔOPL/Z。對光學(xué)元件應(yīng)用，很顯然，從OPL中選定的外形變化比每橫向單位的實際路徑長度的改變更有意義。
透射平度值和表面平度值都用波長/cm表示，此處所給出的值是用于規(guī)定的波長。這里使用這種波長/cm表明，這種值是用于與實際路徑長度不同的光程長度。為本申請的目的，以波長/cm表示的值至少可用于約0.3到約0.9微米范圍的波長，但本發(fā)明的思想擴大到這個范圍之外。
對于通常在光學(xué)應(yīng)用中所用的襯底，有三種基本類型的厚度變化影響表面平度和透射平度。第一種類型是在襯底的表面上從低到高的線性厚度變化，因而襯底基本上取楔形形式。這種襯底每單位長度的厚度變化比較恒定。第二種類型變化是一種漸次的、波動的、或隨機的變化，此處厚度例如是跨過襯底從低到高，從高到低再從低到高漸次變化。這種襯底每單位長度的厚度變化比較恒定，但襯底不采取楔形形式。第三種類型變化是尖草皮層(sharp divots)或峰。這些草皮層或峰通常在沿著襯底的不同位置處進行厚度測量時引起快速變化，并因此可能扭曲了rms測量。具有這三種類型變化的結(jié)構(gòu)通常用刮痕和擦痕測量，如本領(lǐng)域中已知的那樣。顯然，當(dāng)試圖形成具有低表面光滑度變化、低厚度均勻性變化、和/或低弓形的各種組合的結(jié)構(gòu)時，這些特性常常造成無數(shù)的困難。
理想的是，在實際應(yīng)用中所用的制品的表面和透射平度為0.1波長/cm或更好。希望平行表面透射應(yīng)用的制品理想的是具有10到2或更低的弓形(低意味著數(shù)字小)，而希望是平行表面反射應(yīng)用的制品理想的是具有10到5或更低的弓形。難以制備或得到具有這些性能的襯底或多層制品。例如，打算用于平面顯示的高品質(zhì)玻璃(本文稱之為顯示器玻璃)將具有的表面平度和透射平度值在約0.25到約0.4波長/cm范圍內(nèi)。為了得到更好和更一致的平度值，必須得到一種厚玻璃片，并將玻璃拋光到所希望的平度。然而，這種化學(xué)/機械拋光是費錢而耗時間，并且可能仍然不足以用于制備具有上述性能的襯底和制品。希望有一些更方便和花錢更少的方法來改善襯底的光學(xué)平度和用于形成各種光學(xué)制品，比如具有一定弓形、厚度均勻性和表面平度的制品，尤其是用于曾經(jīng)具有不適當(dāng)?shù)谋砻嫫蕉取⒑穸染鶆蛐?、或弓形預(yù)先形成的光學(xué)制品。
根據(jù)本發(fā)明制造的單元也可以用于全息存儲。用于全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的存儲單元例如在H.到Y(jié).Li等的“三維全息光盤”，Appl.Opt，33，pp.3764到3774(1994)，和A.Pu等的“用于在光聚合物膜中全息數(shù)據(jù)存儲的新方法”，IEEE/IEOS/1994討論會論文集，pp.433到435中已有論述，它們公開的內(nèi)容都被結(jié)合在此作為參考。理想情況是，上述存儲單元具有的表面和透射平度均約為0.25波長/cm或更好及弓形約10到2或更小。常規(guī)用于將光聚合物設(shè)置在襯底之間的方法不提供這些性能。因此，需要全息存儲單元具有這些性能。此外，需要用于全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的存儲單元具有增加的存儲能力。
發(fā)明概述本發(fā)明通過一種用于制造多層全息存儲單元的方法和裝置，提供滿足上述需要的解決方案。
在本發(fā)明的一個實施例中，提供一種用于制造多層光學(xué)制品的方法，所述方法包括以下步驟提供第一襯底，所述第一襯底具有第一表面和第二表面；提供第二襯底，所述第二襯底具有第一表面和第二表面；及提供第三襯底，所述第三襯底具有第一表面和第二表面。所述第一襯底的第一表面用第一夾具夾緊，這里所述第一襯底的第一表面被保持到該第一夾具的內(nèi)表面上。所述第二襯底的第一表面用第二夾具夾緊，這里所述第二襯底的第一表面被保持到該第二夾具的內(nèi)表面上。第一和第二夾具二者的內(nèi)表面被安排成以選定的角度關(guān)系彼此面對。將第一粘合劑設(shè)置在從所述第一襯底的第二表面和所述第二襯底的第二表面二者中選定的一個或多個表面上。所述第一粘合劑至少部分地固化，同時所述第一和第二夾具保持夾緊，同時所述第一和第二夾具二者的內(nèi)表面處于選定的距離關(guān)系和選定的角度關(guān)系，以便形成第一多層制品。
將所述第一夾具從第一多層制品中松開，并用松開的第一夾具夾緊第三襯底的第一表面，因而第三襯底的第一表面被保持到第一夾具的內(nèi)表面上。將第二粘合劑設(shè)置在從第三襯底的第二表面和形成的多層制品第一襯底的第一表面二者中選定的一個或多個表面上。然后，將第二粘合劑至少部分地固化，同時第一和第二夾具保持夾緊，及同時第一和第二夾具二者的內(nèi)表面處于選定的距離關(guān)系和角度關(guān)系，以便形成第二多層制品。在除去第一和第二夾具之后，至少部分固化的第一和第二粘合劑使第二多層制品保持處于第二多層制品被第一和第二夾具保持時的姿勢，其中第一和第二粘合劑包括光聚合物，以便制品能將數(shù)據(jù)存儲在全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中，及其中第一夾具的內(nèi)表面和第二夾具的內(nèi)表面二者的至少一個對約0.3到約1.6μm的波長的表面平度約為0.05到約1波長/cm。
本發(fā)明的一個實施例提出一種多層制品，所述多層制品包括第一襯底、第二襯底和第三襯底。第一層部分固化的粘合劑設(shè)置在所述第一襯底的第一表面和所述第二襯底之間，而第二層部分固化的粘合劑設(shè)置在所述第一襯底的第二表面和所述第三襯底之間。所述第一和第二粘合劑都包括光聚合物，以便制品能將數(shù)據(jù)存儲在全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中。在約300納米到1600納米的波長處，多層光學(xué)制品的表面平度約為0.05波長/cm到約1波長/cm，而在約300納米到1600納米波長處，由第一襯底的第一表面和第二襯底的第一表面所接合的第一層及由第一襯底的第一表面和第三襯底的第一層所接合的第二層各具有的透射平度約為0.05波長/cm到約1波長/cm。
本發(fā)明的一個實施例提供一種用于制造多層反射式全息存儲單元的方法。第一實施例包括用第一夾具夾緊第一襯底的第一表面，因而第一襯底的第一表面被保持到第一夾具的內(nèi)表面上。第一襯底的第一表面涂裝有反光材料。第二襯底的第一表面用第二夾具夾緊，因而第二襯底的第一表面被保持到第二夾具的內(nèi)表面上。第一和第二夾具二者的內(nèi)表面被安排成以選定的角度關(guān)系彼此面對。將粘合劑設(shè)置在從第一襯底的第二表面和第二襯底的第二表面二者中選定的一個或多個表面上。第一粘合劑至少部分地固化，同時第一和第二夾具保持夾緊，及同時第一和第二夾具二者的內(nèi)表面處于選定的距離關(guān)系和選定的角度關(guān)系，以便形成第一多層制品。將第一多層制品從第一夾具中松開。然后，用松開的第一夾具將第三襯底的第一表面夾緊，因而第三襯底的第一表面被保持到第一夾具的內(nèi)表面上。然后將第二粘合劑設(shè)置在從第三襯底的第二表面和形成第一多層制品的第一襯底反射或第一表面二者中選定的一個或多個表面上。然后，使第二粘合劑至少部分地固化，而同時第一和第二夾具保持它們的夾緊，及同時第一和第二夾具二者的內(nèi)表面處于選定的距離關(guān)系和角度關(guān)系，以便形成一個第二多層制品。在除去第一和第二夾具之后，至少部分固化的第一和第二粘合劑使第二多層制品保持處于第二多層制品被第一和第二夾具保持時的姿勢，其中第一和第二粘合劑包括一種光聚合物，以便制品能將數(shù)據(jù)存儲在反射式全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中，及其中第一夾具的內(nèi)表面和第二夾具的內(nèi)表面二者至少之一對約0.3到約1.6μm的波長具有的表面平度約為0.05到約1波長/cm。在本發(fā)明的另一個實施例中，在形成第一多層制品之后，將反光層設(shè)置在第一多層制品第一襯底的外表面上。
本發(fā)明的另一個實施例提出一種多層反射式全息存儲系統(tǒng)，所述多層反射式全息存儲系統(tǒng)包括第一襯底、第二襯底和第三襯底，上述第一襯底具有一反光表面。第一層部分固化的粘合劑設(shè)置在所述第一襯底的第一表面和第二襯底之間。第二層部分固化的粘合劑設(shè)置在所述第一襯底的第二表面和第三襯底之間。第一和第二層粘合劑是光聚合物材料，以便制品能將數(shù)據(jù)存儲在反射式全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中。制品在約300納米到1600納米波長下具有的表面平度約為0.05波長/cm到約1波長/cm，并且粘合劑施加在第一、第二和第三襯底上的力保持表面平度。由第一襯底的第一表面和第二襯底的第一表面所接合的多層及由第一襯底的第一表面和第三襯底的第一表面所接合的多層在約300納米到1600納米波長下各具有的透射平度約為0.05波長/cm到約1波長/cm。
通過下面的詳細說明，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明的其它實施例將變得顯而易見。其中只舉例說明了實施本發(fā)明的最佳方式的一些實施例。正如可以理解的，本發(fā)明能以各種明顯的方式進行修改，這些修改都不脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，附圖和詳細說明實際上只是示例性的和非限制性的。


本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的特點和優(yōu)點從下面說明將是顯而易見的，其中圖1示出制品中的弓形；圖2示出穿過多層制品的實際路徑長度和光程長度；
圖3a示出本發(fā)明一個實施例中的夾具的內(nèi)表面；圖3b示出圖3a夾具的沿著線路a到a′的截面圖；圖4a示出本發(fā)明另一個實施例的夾具的內(nèi)表面；圖4b示出圖4a的夾具沿著線段b到b′的截面圖；圖5a和5b示出一種反射式多層全息存儲單元的實施例；圖6a到6f示出在另一個實施例中本發(fā)明方法的步驟；圖7和8示出了為保持根據(jù)本發(fā)明所制造的制品的光學(xué)性能所需的力。
圖9示出了本發(fā)明的多層全息存儲單元的干涉圖。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及多層光學(xué)制品及用于制造多層光學(xué)制品的方法。在一個實施例中，本發(fā)明的方法包括以下步驟提供第一襯底，所述第一襯底具有第一表面和第二表面；提供第二襯底，所述第二襯底具有第一表面和第二表面；提供第三襯底，所述第三襯底具有第一表面和第二表面；用第一夾具夾緊所述第一襯底的第一表面，因而所述第一襯底的第一表面被保持到第一夾具的內(nèi)表面上，夾緊應(yīng)用真空進行；用第二夾具夾緊所述第二襯底的第一表面，因而所述第二襯底的第一表面被保持到第二夾具的內(nèi)表面上，夾緊應(yīng)用真空進行；將第一和第二夾具二者的內(nèi)表面安排成以選定的角度關(guān)系彼此面對；將第一粘合劑設(shè)置在從所述第一襯底的第二表面和所述第二襯底的第二表面二者中選定的一個或多個表面上；至少部分地固化第一粘合劑，同時第一和第二夾具保持夾緊，及同時第一和第二夾具的二者內(nèi)表面處于選定的距離關(guān)系和選定的角度關(guān)系，以便形成第一多層制品；從所述第一多層制品松開第一夾具；用松開的第一夾具夾緊所述第三襯底的第一表面，因而所述第三襯底的第一表面被保持到第一夾具的內(nèi)表面上，夾緊應(yīng)用真空進行；
將第二粘合劑設(shè)置在從第三襯底的第二表面和所形成的多層制品的第一襯底的反射的第一表面二者中選定的一個或多個表面上；至少部分地固化第二粘合劑，而同時第一和第二夾具保持夾緊，第一和第二夾具二者內(nèi)表面處于選定的距離關(guān)系和選定的角度關(guān)系，以便形成第二多層制品；其中在除去第一和第二夾具之后，至少部分固化的第一和第二粘合劑使第二多層制品保持處于被第一和第二夾具保持時的姿勢，其中第一和第二粘合劑包括光聚合物，以使制品能將數(shù)據(jù)存儲在反射式全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中，及其中第一夾具的內(nèi)表面和第二夾具的內(nèi)表面二者中的至少一個對約0.1到約1.6μm的波長具有的表面平度約為0.05到約1波長/cm。
為了保持表面平度、透射平度和/或弓形，一個或多個夾具的內(nèi)表面必須包括連續(xù)的表面部分，至少一部分襯底基本上與上述連續(xù)的表面部分一致。如這里所用的，術(shù)語夾具是用來限定包括這種連續(xù)的表面部分的制品。連續(xù)的表面部分不允許與襯底不一致的不連續(xù)性(對連續(xù)的表面部分來說，能有較小的不連續(xù)，比如小孔，只要這些不連續(xù)不允許這種不一致就行)。對連續(xù)的表面部分來說，可以通過一個施加夾緊力的區(qū)域，如真空槽(如圖3a和3b中所示)，進行接合，也可以在圍繞連續(xù)的表面部分和/或在連續(xù)的表面部分之內(nèi)的一個以上區(qū)域處施加夾緊力，比如幾個真空槽(如圖4a和4b中所示)或幾個真空孔處。也可例如利用電磁性材料在整個連續(xù)的表面部分施加夾緊力。平度和/或弓形是在整個連續(xù)的表面部分上保持的。
圖3a和3b示出了一種適合本發(fā)明用的夾具60，所述夾具60包含這一種連續(xù)的表面部分。(圖3b是沿著圖3a的線段a到a′的截面圖)。夾具60包含真空通道62，所述真空通道62連接到真空裝置(未示出)上。真空通道62接合連續(xù)的表面64，在應(yīng)用真空時，襯底基本上與上述連續(xù)的表面64一致。夾具60的表面66是在真空通道62的外部，并且不是連續(xù)的表面部分的一部分。在應(yīng)用真空時，不會迫使襯底基本上與表面66一致。
圖4a和4b示出了適于本發(fā)明的另一種夾具70。(圖4b是沿著圖4a的線段b到b′的截面圖。)夾具70包含兩個真空通道，外真空通道72和內(nèi)真空通道74。連續(xù)表面76位于真空通道72和74之間。表面78(位于外真空通道72的外部)不是連續(xù)的表面部分的一部分。另外，如圖4a和4b中所示，夾具70可以具有一個孔，所述孔位于表面80的區(qū)域處，在這種情況下，表面80也不是連續(xù)的表面部分的一部分。
在夾具用電磁力夾緊襯底的情況下，連續(xù)表面部分能把力施加在其整體上，或是連續(xù)表面部分能具有在其中施加力的特定區(qū)域，所述特定區(qū)域指圍繞在它的比如環(huán)形或方形形狀的周邊的區(qū)域。在后面的實施例中，在施加力的環(huán)形或方形之上和之內(nèi)將保持襯底的姿勢。
與上述夾具實施例相反，真空環(huán)不構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的夾具，因為環(huán)的真空通道不接合一個連續(xù)的表面部分，即在環(huán)中央的間隙提供一種允許襯底不一致的不連續(xù)性。
本發(fā)明的各夾具內(nèi)表面具有一種光學(xué)上理想的形狀和/或表面。有利的是，夾具的內(nèi)表面具有一表面平度約為0.05到約1波長/cm。還有利的是，夾具的內(nèi)表面尤其是對預(yù)定供透射應(yīng)用的制品具有約為10-2或更好的弓形，而對預(yù)定供反射應(yīng)用的制品，弓形約為10-5或更好是有利的。這些實施例的步驟可以按與上述順序不同的順序進行。
有利的是，本發(fā)明的多層制品具有約0.05到約1波長/cm的表面平度和透射平度值。這些數(shù)值適用于至少約0.3到約1.6μm的波長，盡管本發(fā)明的思想擴展到這個范圍之外。還有利的是，制品具有一弓形約為10-2或更小，而更有利的是約10-5或更小(尤其是供反射應(yīng)用)。
有利的是，各夾具內(nèi)表面之間選定的角度關(guān)系是平行關(guān)系，這意味著兩個夾具內(nèi)表面(可供選擇的是整個內(nèi)表面)的連續(xù)表面部分之間的距離改變大于約1波長/cm。具有平行襯底的多層制品有利的是表面平度和透射平度均約為0.05到約1波長/cm，Strehl值為0.5或更大(更有利的是0.9或更大)及約為10-2或更小的弓形。
粘合劑有利的是以連續(xù)的層設(shè)置。主要是在粘合劑接觸襯底的區(qū)域中達到襯底或多層制品改善的平度和/或弓形。粘合劑的區(qū)域通常是在夾具的連續(xù)表面部分區(qū)域內(nèi)。通過粘合劑區(qū)域，尤其是通過連續(xù)的表面部分的區(qū)域延伸的襯底的一部分，在除去夾具之后，往往會返回它們的初始狀態(tài)。在討論襯底或制品的平度、Strehl值和弓形時，所涉及的平度、Strehl值或弓弧形是這個區(qū)域的，在所述這個區(qū)域粘合劑保持襯底的平度和/或弓形或多層制品的平度和/或弓形。
本發(fā)明的一個實施例涉及一種系統(tǒng)，比如一種光學(xué)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含一種多層制品，所述多層制品包括兩個襯底和一個具有反射表面的第三襯底及多層至少部分固化的粘合到一個或多個襯底上的粘合劑，其中所述制品的表面平度和透射平度的值約為0.05到約1波長/cm，優(yōu)選的是約0.05到約0.5波長/cm，并且其中由粘合劑施加到各襯底上的力保持這個平度。制品還具有約為10-2或更小(有利的是供反射應(yīng)用為10-5或更小)的弓形，并且在這些應(yīng)用中，由粘合劑施加在各襯底上的力同樣保持上述弓形。上述系統(tǒng)可以是全息存儲系統(tǒng)，尤其是數(shù)字全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)。全息存儲系統(tǒng)的各元件，例如在上述論文和S.Pappu的“Holographic memories；acritical review”，Int.J.Optoelect.，5，pp.251到292(1990)，L.Hesselink等的“Optical memories implemented with photorefractive media”，Opt.Quant.Elect.，§§611到661(1993)，以及D.Psaluis等的“Holographicmemories”，Scientific American，November 1995等文章中已作了論述，它們公開的內(nèi)容被結(jié)合在此作為參考。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在圖5a中示出了一種反射式多層全息存儲單元。反射式全息存儲單元包括外襯底504和514及內(nèi)襯底506。內(nèi)襯底506在襯底的一側(cè)上具有反射表面508。在可供選擇的實施例中，內(nèi)襯底506沒有反射表面508。反射式多層全息存儲單元具有兩層粘合劑。粘合劑510位于襯底504和506之間。粘合劑512位于襯底514和506之間。兩層粘合劑510和512是能在固化后將數(shù)據(jù)存儲在全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中的光聚合物。利用帶反射材料層508的襯底506的全息存儲單元允許在粘合劑層510和512中單獨存儲全息數(shù)據(jù)。
在可供選擇的實施例中，外襯底504和514及內(nèi)襯底506可以涂裝透明材料、部分透明材料、部分反射材料和反射材料的組合，或者是以圖案的方式涂裝這些材料。
參見圖5a，圖中示出了粘合劑層510和512中的全息記錄。信號光束518與光聚合物粘合劑層510中的基準光束516相干涉，以便形成全息圖。信號光束518和基準光束516從同一側(cè)進入粘合劑510，并反射離開襯底506的反射材料508，因而防止信號光束和基準光束與粘合劑512相互作用。全息圖可以通過基準光束520與信號光束522的交集記錄在粘合劑512中。信號光束522和基準光束520反射離開襯底506的反射材料508，因而防止信號光束522和基準光束520進入粘合劑510。
參見圖5b，圖中示出了存儲在反射式多層全息存儲單元中的全息圖的檢索。通過將探測光束524從同一側(cè)以記錄全息圖時的同一角度投射到粘合劑510，檢索記錄在粘合劑510中的全息圖。重構(gòu)的全息圖反射離開襯底506的反射層508，同時形成重構(gòu)光束526。同樣，通過探測光束524從粘合劑512讀出全息圖，同時產(chǎn)生反射離開襯底506反射材料508的重構(gòu)光束526。
利用本發(fā)明方法的一個實施例，襯底506的反射層508具有的表面平度約為0.05到約1波長/cm，更有利的是，約0.05到約0.5波長/cm。此外，內(nèi)層在約300納米到1600納米的波長處還具有約為0.05波長/cm到約1波長/cm的透射平度。參見圖5b，由內(nèi)襯底506的表面528和襯底504的外表面530所接合的多層在約300納米到1600納米波長處具有約為0.05波長/cm到約1波長/cm的透射平度。由內(nèi)襯底506的表面528和外襯底514的外表面532所接合的多層在約300納米到1600納米波長處具有約為0.05波長/cm到約1波長/cm的透射平度。這種表面和透射平度防止探測和重構(gòu)光束524和526在進入媒體和重構(gòu)全息圖時被存儲，同時能通過檢測器陣列(未示出)檢測更精確的圖像和檢測重構(gòu)光束526。
在形成多層反射式全息存儲單元時，有利的是采用三個襯底，并且三個襯底有利的是用相同的材料。襯底有利的是從玻璃，藍寶石，聚碳酸酯，和石英中選定。任何對全息存儲系統(tǒng)中所用的波長是透明的并對存儲單元具有足夠機械性能的材料也可以用作襯底。襯底有利的是約0.1到約1mm厚。初始襯底通常具有的表面和透射平度值約為0.1到約10波長/cm，約0.1或更小的弓形。市售的顯示器玻璃顯示出這些性能，并且通常沒有顯著的草皮層和峰，這意味著刮痕和擦痕為40/100或更好。可供選擇地，也可以用由聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚烯烴或其它普通塑料材料制成的襯底。這些玻璃和塑料襯底適合于制造存儲單元。在襯底上兩層粘合劑之間所形成的反射材料可以與波長有關(guān)，反射某些激光的波長而透射另一些波長。反射層可以是鋁、金、銅或任何其它合適的材料。反射材料可以通過真空蒸發(fā)，真空沉積，物理汽相沉積或其它合適的技術(shù)沉積在襯底上。
如上所述，粘合劑的折射率接近于襯底的折射率是有利的，因為整個多層制品接近均勻的折射率將減少OPL的變化。
在制造數(shù)字全息法用的全息存儲單元時，有利的是第一襯底的折射率與第二襯底的折射率相等到小數(shù)點后兩位，而粘合劑的折射率與第一和第二襯底折射率的平均值相等到小數(shù)點后兩位。
還有利的是將全息單元中的粘合劑待涂布成連續(xù)層，并且粘合劑是光聚合物，亦即在固化之后能將數(shù)據(jù)存儲在全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，如上所述的光聚合物是根據(jù)本發(fā)明制造的全息存儲單元有用的粘合劑，因為這些材料起粘合劑和光敏記錄媒體雙重作用。在固化之后，存儲單元中粘合劑的厚度有利的是約0.2到約2mm。固化后的存儲單元有利的是表面平度和透射平度值約為0.05到約1波長/cm，更優(yōu)選的是約0.05到0.25波長/cm，和10-2或更小的弓形。存儲單元還有利的是Strehl值約為0.9或更大。如上所述，這些性能涉及在夾具內(nèi)表面的連續(xù)表面部分區(qū)域內(nèi)多層制品的區(qū)域，并且主要是在粘合劑接觸襯底的地方。襯底延伸通過粘合劑接觸區(qū)的區(qū)域通常將不顯示出這些性能。
用于評價根據(jù)本發(fā)明方法制造的存儲單元性能的有用品質(zhì)因素或Q，是Strehl值除以波長/cm均方根(rms)透射平度，如在預(yù)定的區(qū)域，如50mm直徑的圓上測得的。有利的是，根據(jù)本發(fā)明方法制造的存儲單元的Q大于1，而更優(yōu)選的是大于4。作為比較，顯示器玻璃通常具有的Q約為0.5，窗玻璃具有的Q約為0.05。在沒有本發(fā)明的夾緊襯底的步驟以使它們基本上至少與夾具內(nèi)表面的連續(xù)表面一致時，由用粘合劑設(shè)置在它們之間的兩個襯底組成的單元具有的Q約為0.08，這主要是由于玻璃的初始Strehl值、夾具變形和粘合劑收縮引起的。
根據(jù)本發(fā)明形成如圖6a到6f所示的反射或多層全息單元的一個實施例，使兩個夾具100，102形成選定的角度關(guān)系(在這個實施例中，是平行關(guān)系)，上述兩個夾具100，102具有比較低弓形的內(nèi)表面。為了簡化起見，未示出夾具100，102內(nèi)表面的連續(xù)表面部分。例如，夾具100，102可以具有圖3a和3b或圖4a和4b的構(gòu)造。在這個實施例中，將兩個夾具100，102安排成它們使其處于平行關(guān)系，并彼此相對移動。例如，夾具102可以附接到朝俯仰和偏轉(zhuǎn)方向(亦即繞其X軸和Y軸)旋轉(zhuǎn)的萬向接頭上，而夾具100附接到夾具102上方的一個裝置上，以使夾具100固定在俯仰-偏轉(zhuǎn)(亦即X到Y(jié))平面中，但能沿著Z軸運動?？梢杂萌缭贓.Hecht所著的“光學(xué)”Addison-Wesley Publishing，1987中所述的Fizeau干涉法，或者該技術(shù)中已知的類似方法來量度夾具100，102內(nèi)表面的平行度，并允許適當(dāng)?shù)男Ｕ?。這些方法也能量度夾具之間任何選定的角度關(guān)系。
一旦夾具100，102被安排成平行關(guān)系，就把襯底104，106安放到夾具100，102上，上述夾具100，102用下述幾種方法之一保持襯底104，106的外表面。在反射式多層全息存儲單元的應(yīng)用中，襯底106在其外表面上具有一層反射材料108。(在本發(fā)明的其它實施例中，夾具可以在方法中的稍后階段處，比如在襯底104，106安放到夾具100，102上之后形成平行關(guān)系)。圖6a示出了在襯底104，106被保持到夾具100，102的表面上之前的夾具100，102和襯底104，106。所示襯底104具有漸次的波浪形厚度變化，而所示襯底106有楔形變化。
如圖6b所示，力或吸引力使襯底104，106的外表面基本上與夾具100，102的連續(xù)表面部分(未示出)一致。襯底104，106的外表面可以通過真空、靜電或磁引力、或通過臨時的化合接合如粘合劑保持。在采用臨時接合或靜電引力的情況下，如在采用薄的撓性襯底的情況下，必須將襯底104，106與夾具100，102的一致地壓在夾具100，102上。一種這樣的方法是利用一個棍。一旦襯底104，106被保持到夾具100，102的內(nèi)表面上，如果襯底104，106是能用Fizeau或類似方法的透明材料，則所述Fizeau或類似方法可以確認夾具100，102內(nèi)表面的平行度。例如，如果襯底104，106是透明的，并在接觸夾具的這一側(cè)上具有抗反膜，則可以成功地使用Fizeau法。如上所述，夾具100，102的內(nèi)表面包含連續(xù)的表面部分。
根據(jù)本發(fā)明的這個實施例，在襯底104，106被保持成與夾具100，102的平表面一致的情況下，將粘合劑110涂布到襯底106的內(nèi)表面上。也可以在方法的較前階段中涂布粘合劑。夾具100和102定位成選定的距離關(guān)系。夾具100使襯底104的內(nèi)表面接觸粘合劑110，而同時夾具100，102的內(nèi)表面(及因此第一和第二襯底104，106的外表面)保持處于平行關(guān)系，如圖6c中所示。夾具100，102應(yīng)當(dāng)用足夠的力將襯底104，106壓在一起，以便在襯底104，106之間得到理想的粘合劑110分布和/或在粘合劑110和襯底104，106之間得到理想的接觸程度。當(dāng)夾具100，102夾緊襯底104，106并用粘合劑110將襯底104，106壓在一起，并在固化粘合劑110之前實施Fizeau或類似方法來確認平行度是有用的。
然后，使粘合劑110至少部分地固化，以便當(dāng)除去夾具100，102時，通過粘合劑110施加在襯底104，106內(nèi)表面上的剛度或力保持基本上平行的關(guān)系(亦即低弓形)及賦予襯底104，106外表面的表面和平度。將弓形和平度保持在夾具100，102的連續(xù)表面部分區(qū)域內(nèi)，并且主要是保持在粘合劑110所接觸的區(qū)域中，如上所述。保持這種關(guān)系時所涉及的力在下面說明。
如圖6d所示，將夾具102從襯底106的反射表面108松開。賦予外表面108的表面平度通過部分固化的粘合劑110保持。如圖6e所示，然后將第三襯底114插在夾具102和襯底106之間。力或引力使襯底114的外表面基本上與夾具102的連續(xù)表面部分(未示出)一致。力或引力可以通過真空、靜電或磁引力，或通過臨時化學(xué)接合如粘合劑產(chǎn)生。一旦將襯底114的外表面保持到夾具102的內(nèi)表面上，如果襯底104，114是能用Fizeau或類似方法的透明材料，則Fizeau或類似方法能確認夾具100，102內(nèi)表面的平行度。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在襯底114被保持成與夾具102的平表面一致的情況下，將粘合劑112涂布到襯底114的內(nèi)表面上。夾具102使襯底114的內(nèi)表面接觸粘合劑112，而同時夾具100，102的內(nèi)表面(及因此襯底104和114的外表面和襯底106的表面108)保持處于平行關(guān)系，如圖6f中所示。夾具100和102應(yīng)當(dāng)用足夠的力把襯底104和襯底106的外表面108壓在一起，以便在襯底114和襯底106之間得到理想的粘合劑112分布。然后，將粘合劑至少部分地固化，以便當(dāng)除去夾具100和102時，通過粘合劑112施加在襯底114內(nèi)表面和襯底106的表面108上的剛度或力維持賦予襯底104和襯底114的外表面的基本平行的關(guān)系和表面平度，如圖6f所示。
為便于討論，在這個實施例中將夾具100，102說成是分開的夾具。然而，夾具可以是一個整體部件的兩個部分。在可供選擇的實施例中，襯底106沒有預(yù)先沉積的反射材料層。相反，在形成兩襯底制品之后，將反射材料沉積在兩襯底多層制品中的一個襯底的外表面上。然后，用上述方法加入第三襯底和第二層粘合劑。
本發(fā)明的方法有利的是在潔凈室環(huán)境中進行。其中，潔凈室有助于防止污染物如塵粒沉積聚在夾具、襯底和/或粘合劑之間。在厚度變化以波長計的情況下，顯然，即使單個塵粒(通常直徑約為1到10波長)也影響整個制品的平度。
將粘合劑用任何合適的方法設(shè)置到一個或多個襯底上，并以液體或固體形式使用。粘合劑包括任何足夠粘合和/或向一個或多個襯底提供剛度的材料，以便在除去各夾具時，襯底或多層制品保持處于它被夾具保持時的姿勢。
盡管未將本發(fā)明限制到任何特定的模型或理論，但可以認為，對單一襯底和兩個襯底的兩種情況，用于保持姿勢所需的力可以用下面簡化的模型表示。也參見L.D.Landau等的“彈性理論”，Pergamon Press，Oxford，英文第三版，1986，尤其是第44頁。對下面方程，襯底是圓形并起初具有球面弓形，并且目標是達到弓形為零。對單一襯底50，如圖7中所示，為產(chǎn)生一致性(亦即使弓形減小到零)所必需的跨過襯底的壓力差P由下式給出P=(2563)(bh3d4)(E(1-σ)(5+σ))]]>式中h＝襯底厚度b＝襯底弓形在中心的高度d＝襯底直徑P1＝襯底自由表面上的空氣壓力P2＝襯底真空平表面上的空氣壓力P＝P1到P2＝跨過襯底的壓力差σ′＝襯底的泊松比E＝襯底的楊氏模量在圖8的三層制品中，將存在殘留弓形高度b′，因為襯底52，54(每個都具有如上所述的初始弓形高度b)試圖返回到它們的原始形式并因而推壓粘合劑層56。這個模型的附加參數(shù)是b′＝三層制品中的殘留弓形高度t＝接合層厚度(t＞b′)σ′＝粘合劑層的泊松比E′＝粘合劑層的楊氏模量對這種簡化的模型，最終單元表面弓形高度與單元直徑的比值由下式給出(b′d)=(1283)(EE)(bh3td5)((1+σ′)(1-2σ′)(1-σ′)(1-σ′)(5+σ′))]]>粘合劑層和襯底之間的粘合強度因此需要超過壓力差P，所述壓力差P是位移無論哪一個襯底(b到b′)的量所要求的。例如，對于b′＜0.1微米(大約0.2微米)，d等于50mm，t等于1mm，E/E′等于2，σ′等于大約0.25，σ′等于大約為零，及h＝1mm，初始襯底弓形的極限(2b/d)為小于1/4。
粘合劑可以是光可固化的或用別的方法可固化的，比如熱或化學(xué)可固化的。粘合劑也可以是經(jīng)受相變比如液體變成固體來達到所需粘合力的材料。如這里所用的，術(shù)語固化和可固化定義包括通過任何這類方法膠凝或固化的材料。光可固化的粘合劑包括暴露于任何波長的光下固化的那些材料，上述任何波長包括可見光、紫外(UV)光和X射線。也可以用通過電子束或粒子束可固化的粘合劑。有用的粘合劑包括光敏的(稱之為光聚合物)光可固化粘合劑，術(shù)語光敏的意是指隨著暴露于光源(比如選擇性的局部暴露)改變其物理和/或化學(xué)特性的材料。這類光敏粘合劑包括但不限于某些光敏的丙烯酸類和乙烯基單體。光敏粘合劑是有用的，固為它們起粘合劑和記錄媒體雙重作用。某些粘合劑，如基于環(huán)氧化物的粘合劑也是有用的。有用的光聚合物的一個例子是丙烯酸異冰片酯一聚四氫呋喃二丙烯酸二氨基甲酸乙酯基體，其中分散有n-乙烯基咔唑(這里稱為NVC)。
粘合劑可以包括添加劑，如粘合力促進劑、光引發(fā)劑或吸收材料。固化后的粘合劑的厚度將取決于幾個因素而改變，所述因素包括所用的粘合劑、涂布方法、所涂布的粘合劑量及由襯底施加在粘合劑上的力。對不同的應(yīng)用將希望有不同的厚度。所需的固化程度由所用的特定粘合劑和為保持襯底或多層制品處于夾具所賦予的位置所需的力確定。對于光可固化、熱可固化或化學(xué)可固化的材料，合適的固化可以是在百分之幾到100％范圍內(nèi)。對經(jīng)歷完全相變，如液體變到固體得到所需粘合力的材料，完全相變可以認為是為此應(yīng)用目的的完全固化。
有利的是，粘合劑在至少部分地固化之后具有接近襯底折射率的折射率。具有接近均勻的折射率的多層制品是有利的，因為如在上述OPL討論中所表明的，穿過制品中某些區(qū)域的接近均勻的折射率將減少那些區(qū)域中OPL的變化。換句話說，如果填充或襯償這種變化的粘合劑具有接近襯底本身的折射率的折射率，則襯底中的厚度變化將對ΔOPL沒有大的影響。
例如，在兩個襯底各具有5波長/cm(亦即總共10波長/cm)厚度變化的地方，折射率理想的是在各襯底的平均折射率1％(0.01)范圍內(nèi)，以便保持透射平度為0.1波長/cm。在使用兩個襯底的地方，各襯底有利的是具有折射率相等到小數(shù)點后兩位，而粘合劑的折射率有利的是與第一和第二襯底折射率平均值相等到小數(shù)點后兩位。在某些應(yīng)用中，粘合劑有利的是具有高光學(xué)品質(zhì)，比如均勻性、無氣泡和低散射。
夾具在其內(nèi)表面上具有連續(xù)的表面部分，一個或多個襯底基本上與上述內(nèi)表面一致，如上所述。各夾具有利的是真空吸盤，意味著一個平的表面，其中夾具的內(nèi)表面具有一個或多個通道，通過一個或多個通道加真空到襯底上而形成夾緊力?？晒┻x擇地，夾緊步驟是通過用靜電或磁引力，或是通過臨時化學(xué)接合(比如粘合劑)進行。夾緊力或臨時接合力將襯底保持貼著夾具的內(nèi)表面，從而達到尤其是在內(nèi)表面的連續(xù)表面部分上實際一致，如上所述。所需的力將根據(jù)所用特定襯底的參數(shù)，例如組成、厚度、初始平度、撓性等而變化。在使用兩個夾具的實施例中，以任何能達到選定的角度關(guān)系的方式安排夾具，例如上述實施例所規(guī)定的安排。
有利的是，在兩個夾具的構(gòu)造中，至少一個夾具附接到一個機構(gòu)上，所述機構(gòu)使夾具能在固化步驟期間，在很小阻力情況下，沿著其z軸移動。(x軸和y軸限定粘合劑設(shè)置于其上的平面，而z軸是余下的軸)。例如，夾具可以附接到一個活塞機構(gòu)上，所述活塞機構(gòu)均衡由夾具和襯底的重量所產(chǎn)生的向下壓力，因而使夾具幾乎沿著z軸浮動，而在俯仰和偏轉(zhuǎn)方向仍然固定。提供這種機構(gòu)是有利的，因為在固化期間某些粘合劑將收縮，并且，如果兩個夾具在固化期間不活動式固定，則這種收縮作用可能有害地影響粘合劑和襯底之間的粘合及夾具之間的角度關(guān)系。
夾具可以用任何保持平表面并能將夾緊力加到襯底上或維持足夠臨時化學(xué)接合的材料構(gòu)成。在光可固化粘合劑的情況下，如上所述，夾具有利的是玻璃或其它材料，該材料讓足夠的光透射以便得到充分的固化的材料，并能利用Fizeau或類似方法來確認夾具的平行度。在粘合劑不要求光固化的情況下，可以用不透明的材料，但必須用其它方法來確認這類材料的角度關(guān)系。選擇用于夾具的材料還取決于夾緊力或所用臨時接合的類型，比如，粘合劑接合或磁引力，并取決于制造的多層制品或襯底的預(yù)定用途。
根據(jù)形成的制品或襯底的預(yù)定用途，襯底可以是相同或不同的材料，并用陶瓷(包括玻璃)、金屬或塑料制成。另外，如上關(guān)于夾具所述，襯底可以是整個部件的兩部分。襯底可以是任何所需要的形狀。有利的是襯底沒有這樣高的平度變化，以致施加夾緊力不能達到在不損壞襯底的情況下與夾具表面實際一致。除了自支撐式襯底，如玻璃板之外，襯底可以是噴涂到夾具上的聚合物材料、薄聚合物膜，如Mylar、或聚合物板，如聚碳酸酯。聚合物材料或薄膜也可以與自支撐式材料，如玻璃板結(jié)合以便形成整體襯底這類兩層襯底的材料或薄膜可以是光敏材料，并且本發(fā)明的方法在改善這類襯底的光學(xué)性能方面是有用的。
重要的是設(shè)計Fizeau方法來確認襯底外表面的平度和性能。例如，有利的是利用平面波照明和楔形夾具，上述楔形夾具在兩面是光學(xué)平面。此外，襯底上的抗反膜(AR)由于幾個原因是有利的。在沒有AR涂層情況下，在襯底表面和夾具的表面之間沒有界面反射存在，同時使它難以利用干涉測量法來確定所選擇的角度關(guān)系。此外，在襯底和夾具之間的范德華力和殘留真空力使襯底與夾具難以分開，而抗反膜減少了這些力。另外，抗反膜增加了光通過量并減少了多層襯底內(nèi)的內(nèi)部反射。有利的是，只有襯底接觸夾具的一側(cè)具有AR涂層。在粘合劑沉積于其上的襯底一側(cè)上的AR涂層，能導(dǎo)致不良的粘附作用和/或造成粘合劑和襯底之間不想要的附加反射。然而，在某些構(gòu)造中，有利的是把其它涂層，如粘附促進劑沉積在粘合劑沉積于其上的襯底一側(cè)上。這些涂層有利的是不厚于500。
本發(fā)明使其能補償楔型厚度變化。因為夾具的內(nèi)表面把選定的角度關(guān)系賦予襯底的外表面，并且襯底中的楔形變化被轉(zhuǎn)移到制品內(nèi)部，此處粘合劑補償變化而同時保持角度關(guān)系。粘合劑同樣通過這些變化中的fg補償各襯底內(nèi)表面上急劇或漸次的波形變化。如果(a)方法這樣實施，以使與夾具一致的襯底側(cè)上至少某些漸次的波形變化透射到襯底的相對側(cè)上，和(b)粘合劑填入或覆蓋襯底相對側(cè)上的透射的變化，則能夠補償粘合劑沒有沉積于其上的襯底這一側(cè)上的漸次的波形變化。此外，如果這種多層制品中的粘合劑具有后固化的折射率，所述后固化的折射率接近襯底的折射率，則在包含粘合劑的區(qū)域內(nèi)將達到接近均勻的折射率，并因此將減少跨過制品這些區(qū)域的光程長度變化。
除了全息存儲單元之外，本發(fā)明的方法適于形成各種其它類型的制品，尤其適用于各種光學(xué)系統(tǒng)，包括高品質(zhì)鏡面、平面、窗、棱鏡、分光器、波光片和透鏡。
實驗結(jié)果一種多層光學(xué)制品用3″方玻璃襯底制品。得到兩個表面平度為0.005波長/cm的直徑為10cm、厚約1.9cm的玻璃平板，并將約3.2mm寬×約1.6mm深的圓形真空用通道刻到每個玻璃平板中，通道具有約6.4mm的內(nèi)徑。用丙酮，然后用甲醇通過滴刮法清洗夾具。用同樣方法清洗顯示器玻璃的方形玻璃襯底，該玻璃襯底在一側(cè)上具有抗反膜，尺寸為75mm×75mm×約1.1mm，表面平度和透射平度值約為1波長/cm。夾具這樣被安裝到設(shè)備中，以使它們一個位于另一個之上，并且它們的真空通道附接到一個約在0.1大氣壓力下的真空裝置(house vacuum)上。夾具這樣安裝，以使底部夾具可以在俯仰和偏轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)，但不能沿著z軸移動，而頂部夾具在俯仰和偏轉(zhuǎn)方向上固定，但沿著z軸垂直移動。為了測量夾具的平行度，將一個擴展準直式HeNe激光束從上面成一個微小角度對準夾具的中心部分。當(dāng)夾具幾乎接觸時從夾具兩個內(nèi)表面的反射表示各夾具的平行度。將底部夾具調(diào)至干涉反射顯示條形圖案，所述條形圖案表明平行關(guān)系是在0.05波長/cm之內(nèi)。
一旦確定了平行度，就將頂部夾具向上移動，啟動真空泵，并將襯底安放到各夾具的內(nèi)表面上，以使襯底具有抗反膜的一側(cè)接觸夾具。真空力(約0.1大氣壓)使襯底和夾具的表面主要是在被真空通道包圍并包括真空通道的區(qū)域上實際一致。將約0.4mL紫外線可固化粘合劑用注射器和皮下針頭加在底部襯底的內(nèi)表面上，直至UV粘合劑形成一個小液池時為止。(形成65mm直徑的池所需的粘合劑液體量為每250微米層厚約1mL。)將偏振材料安放到底部襯底在UV粘合劑池上方的內(nèi)表面上。另外將約0.4mL紫外線粘合劑用注射器和皮下針頭加到偏振材料的內(nèi)表面上，直至UV粘合劑形成一個小液體池時為止。使上面的襯底向下接觸粘合劑，而襯底之間的力使粘合劑跨過夾在襯底之間的偏振材料的內(nèi)表面成圓形圖形分布。
平行度可以用Fizeau法確認。存儲單元用均勻強度的可見光探照燈從上面照射約90秒，以保證光聚合物材料固化。成品單元的粘合劑接觸襯底的區(qū)域是在由夾具真空通道所限定的連續(xù)表面部分之內(nèi)，上述區(qū)域的rms表面和透射平度值均優(yōu)于0.16波形/cm，Strehl值為0.96。這些參數(shù)用Zygo.RTM.Fizeau干涉儀測量。
然后解除頂部夾具上的真空，并將第三襯底這樣安放在頂部夾具的內(nèi)表面上，以使第三襯底具有抗反膜的一側(cè)接觸夾具。真空力(約0.1大氣壓)使襯底主要是在被真空通道圍繞并包括真空通道的區(qū)域上，與夾具的表面基本一致。用注射器和皮下針頭將約0.4mL全息記錄中所用的光聚合物加到第一次制得的存儲單元露出的表面上，直至光聚合物形成一個小液池時為止。(為形成65mm直徑液池所需的粘合劑液體量約為每250μm層厚1mL)。使上面襯底向下接觸光聚合物，并且襯底之間的力使粘合劑跨過襯底的表面成圓形分布。
平行度可以用Fizeau法確認。用均勻的可見光探照燈從上面照射存儲單元約90秒，以保證光聚合物材料固化。成品單元中粘合劑接觸襯底的區(qū)域是在由夾具真空通道所限定的連續(xù)表面部分之內(nèi)，上述區(qū)域的rms表面和透射平度值均為優(yōu)于0.16波長/cm，Strehl值為0.9。這些參數(shù)用Zygo.RTM.Fizeau干涉儀測量。干涉圖在圖9中示出，圖中白色的圓表示表面和透射平度及Strehl值通過其測量的區(qū)域的邊界。
權(quán)利要求
1.一種用于制造多層光學(xué)制品的方法，包括以下步驟提供第一襯底，所述第一襯底具有第一表面和第二表面；提供第二襯底，所述第二襯底具有第一表面和第二表面；提供第三襯底，所述第三襯底具有第一表面和第二表面；用第一夾具夾緊所述第一襯底的第一表面，因而所述第一襯底的第一表面被保持到該第一夾具的內(nèi)表面上，夾緊應(yīng)用真空實施；用第二夾具夾緊所述第二襯底的第一表面，因而所述第二襯底的第一表面被保持到該第二夾具的內(nèi)表面上，夾緊應(yīng)用真空實施；將所述第一和第二夾具的內(nèi)表面安排成以選定的角度關(guān)系彼此面對；將第一粘合劑設(shè)置在從所述第一襯底的第二表面和所述第二襯底的第二表面中選定的一個或多個表面上；至少部分地固化第一粘合劑，同時第一和第二夾具保持夾緊，及同時第一和第二夾具的內(nèi)表面處于選定的距離關(guān)系和選定的角度關(guān)系，以便形成第一多層制品；從該第一多層制品中松開第一夾具；用松開的第一夾具將所述第三襯底的第一表面夾緊，因而所述第三襯底的第一表面被保持到第一夾具的內(nèi)表面上，夾緊通用真空實施；將第二粘合劑設(shè)置在從所述第三襯底的第二表面和形成的多層制品的所述第一襯底的第一表面中選定的一個或多個表面上；至少部分地固化第二粘合劑，同時第一和第二夾具保持夾緊，及同時第一和第二夾具的內(nèi)表面處于選定的距離關(guān)系和選定的角度關(guān)系，以便形成第二多層制品；其中在除去第一和第二夾具之后，至少部分固化的第一和第二粘合劑使所述第二多層制品保持處于第二多層制品被第一和第二夾具保持時的姿勢，其中第一和第二粘合劑包括光聚合物，以使制品能將數(shù)據(jù)存儲在全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中，并且其中第一夾具的內(nèi)表面和第二夾具的內(nèi)表面中的至少之一個對約0.3到約1.6μm的波長具有的表面平度約為0.05到約1波長/cm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第二多層制品在約300納米到1600納米波長處具有的表面平度約為0.05波長/cm到約1波長/cm，并且通過粘合劑施加在第一、第二、和第三襯里上的力保持表面平度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中由所述第一襯底的第一表面和所述第二襯底的第一表面所接合的多層制品及由所述第一襯底的第一表面和所述第三襯底的第一表面所接合的制品在約300納米到1600納米波長處各具有的透射平度約為0.05波長/cm到約1波長/cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第一和第二夾具是其中具有至少一個真空通道的玻璃板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第一和第二多層制品的Strehl值為0.9或更大。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第一和第二多層制品具有約10-2或更小的弓形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第一、第二和第三襯底是透明的，并且是從玻璃、藍寶石、聚碳酸酯、石英、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸類化合物、聚烯烴或它們的任何組合中選定的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在固化步驟期間，所述第一夾具和第二夾具中的至少一個能沿z軸移動。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中選定的角度關(guān)系是平行關(guān)系。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在將夾具的內(nèi)表面安排成選定的角度關(guān)系期間，實施干涉測量技術(shù)。
11.一種多層光學(xué)制品包括第一襯底；第二襯底；第三襯底；第一層部分固化的粘合劑，其中該第一層部分固化的粘合劑設(shè)置在所述第一襯底的第一表面和所述第二襯底之間；及第二層部分固化的粘合劑，其中該第二層部分固化的粘合劑設(shè)置在所述第一襯底的第二表面和第三襯底之間，其中所述第一和第二粘合劑包括光聚合物，以使制品能將數(shù)據(jù)存儲在全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中，并且其中所述多層光學(xué)制品在約300納米到1600納米波長處具有的表面平度約為0.05波長/cm到約1波長/cm，其中由所述第一襯底的第一表面和所述第二襯底的第一表面所接合的第一層及由所述第一襯底的第一表面和所述第三襯底的第一層所接合的第二層在約300納米到1600納米波長處各具有的透射平度約為0.05波長/cm到約1波長/cm。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的多層制品，其中所述襯底由玻璃、硅、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸類化合物、聚烯烴或它們的任何組合制成。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的多層制品，其中所述襯底具有至少一個孔用于穿過襯底分配粘合劑。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的多層制品，其中所述襯底的幾何形狀可以是方形、矩形、圓形或橢圓形。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的多層制品，其中襯底厚度約為25微米到約3毫米。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的多層制品，其中所述第一或第二或第三襯底的外表面包含表面浮雕圖形。
17.根據(jù)權(quán)利要求11的多層制品，其中所述第一或第二或第三襯底的的一個或兩個表面包含表面浮雕圖形或衍射光柵。
18.根據(jù)權(quán)利要求11的多層制品，其中所述粘合劑利用熱或輻射能固化。
19.根據(jù)權(quán)利要求11的多層制品，其中所述制品的Strehl值為0.9或更大。
20.一種用于制造多層反射式全息存儲系統(tǒng)的方法，包括以下步驟提供第一襯底，所述第一襯底具有第一表面和第二表面，其中第一表面是反光的；提供第二襯底，所述第二襯底具有第一表面和第二表面；提供第三襯底，所述第三襯底具有第一表面和第二表面；用第一夾具夾緊所述第一襯底的第一表面，因而所述第一襯底的第一表面被保持到該第一夾具的內(nèi)表面上，夾緊應(yīng)用真空實施；用第二夾具夾緊所述第二襯底的第一表面，因而所述第二襯底的第一表面被保持到該第二夾具的內(nèi)表面上，夾緊應(yīng)用真空實施；將第一和第二夾具的內(nèi)表面安排成以選定的角度關(guān)系彼此面對；將第一粘合劑設(shè)置在從所述第一襯底的第二表面和所述第二襯底的第二表面二者中選定的一個或多個表面上；至少部分地固化第一粘合劑，同時第一和第二夾具保持夾緊，及同時第一和第二夾具的內(nèi)表面處于選定的距離關(guān)系和選定的角度關(guān)系，以便形成第一多層制品；從所述第一多層制品中松開第一夾具；用松開的第一夾具夾緊所述第三襯底的第一表面，因而所述第三襯底的第一表面被保持到第一夾具的內(nèi)表面上，夾緊應(yīng)用真空實施；將第二粘合劑設(shè)置在從所述第三襯底的第二表面和形成的多層制品的反射第一表面中選定的一個或多個表面上；至少部分地固化第二粘合劑，同時第一和第二夾具保持夾緊，及同時第一和第二夾具的內(nèi)表面處于選定的距離關(guān)系和角度關(guān)系，以便形成第二多層制品；其中在除去第一和第二夾具之后，至少部分固化的第一和第二粘合劑使第二多層制品保持處于第二多層制品被第一和第二夾具保持時的姿勢，其中第一和第二粘合劑包括光聚合物，以便制品能把數(shù)據(jù)存儲在反射式全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中，及其中第一夾具的內(nèi)表面和第二夾具的內(nèi)表面的至少其中之一對約0.3到約0.7μm的波長具有的表面平度約為0.05到約1波長/cm。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中所述第二多層制品在約300納米到1600納米的波長處具有的表面平度約為0.05波長/cm到約1波長/cm，并且通過粘合劑施加在第一、第二和第三襯底上的力保持表面平度。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中由所述第一襯底的第一表面和所述第二襯底的第一表面所接合的多層及由第一襯底的第一表面和第三襯底的第一層所接合的多層在約300納米到1600納米的波長下各具有的透射平度約為0.05波長/cm到約1波長/cm。
23.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中所述第一和第二夾具是其中具有至少一個真空通道的玻璃板。
24.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中所述第一和第二多層制品具有的Strehl值為0.9或更大。
25.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中所述第一和第二多層制品具有約10-2或更小的弓形。
26.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中所述第一、第二和第三襯底是透明的，并且是從玻璃，藍寶石，聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚烯烴，或石英中選定的。
27.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中在固化步驟期間，所述第一夾具和第二夾具中的至少一個能沿z軸移動。
28.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中選定的角度關(guān)系是平行關(guān)系。
29.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中在將夾具的內(nèi)表面安排成選定的角度關(guān)系期間，實施干涉測量技術(shù)。
30.一種用于制造多層反射式全息存儲系統(tǒng)的方法，包括以下步驟用第一夾具夾緊第一襯底的外表面，因而將第一襯底的外表面保持到第一夾具的內(nèi)表面上，夾緊應(yīng)用真空實施；用第二夾具夾緊第二襯底的外表面，因而將第二襯底的外表面保持到第二夾具的內(nèi)表面上，夾緊應(yīng)用真空實施；將第一和第二夾具的內(nèi)表面安排成以選定的角度關(guān)系彼此面對；將第一粘合劑設(shè)置在從第一襯底的內(nèi)表面和第二襯底的內(nèi)表面中選定的一個或多個表面上；至少部分地固化第一粘合劑，同時第一和第二夾具保持夾緊，及同時第一和第二夾具的內(nèi)表面處于選定的距離關(guān)系和選定的角度關(guān)系，以便形成第一多層制品；從第一多層制品中松開第一夾具和/或第二夾具；將反射材料設(shè)置或涂裝在第一多層制品的第一襯底的外表面上，用松開的第一夾具夾緊第三襯底的外表面，因而第三襯底的外表面被保持到第一夾具的內(nèi)表面上，夾緊應(yīng)用真空實施；將第二粘合劑設(shè)置在從第三襯底的內(nèi)表面和形成的多層制品的第一襯底的反射外表面中選定的一個或多個表面上；至少部分地固化第二粘合劑，同時第一和第二夾具保持夾緊，及同時第一和第二夾具的內(nèi)表面處于選定的距離關(guān)系和角度關(guān)系，以便形成第二多層制品；其中在除去第一和第二夾具之后，至少部分固化的第一和第二粘合劑使第二多層制品保持處于第二多層制品被第一和第二夾具保持時的姿勢，其中第一和第二粘合劑包括光聚合物，以便制品能將數(shù)據(jù)存儲在反射式全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中，并且其中第一夾具的內(nèi)表面和第二夾具的內(nèi)表面中的至少一個對約0.3到約1.6μm的波長具有的表面平度約為0.05到約1波長/cm。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中所述第二多層制品在約300納米到1600納米的波長處具有的表面平度約為0.05波長/cm到約1波長/cm，并且通過粘合劑施加在所述第一、第二和第三襯底上的力保持表面平度。
32.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中由所述第一襯底的第一表面和所述第二襯底的第一表面所接合的多層及由所述第一襯底的第一表面和所述第三襯底的第一層所接合的多層在約300納米到1600納米波長處各具有的透射平度約為0.05波長/cm到約1波長/cm。
33.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中所述第一和第二夾具是其中具有至少一個真空通道的玻璃板。
34.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中所述第一和第二多層制品具有的Strehl值為0.9或更大。
35.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中所述第一和第二多層制品具有約為10-2或更小的弓形。
36.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中所述第一、第二和第三襯底是透明的，并且是從玻璃，藍寶石、聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚烯烴，石英中選定的。
37.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中在固化步驟期間，所述第一夾具和所述第二夾具中的至少一個能沿z軸移動。
38.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中選定的角度關(guān)系是平行關(guān)系。
39.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中在將夾具的內(nèi)表面安排成選定的角度關(guān)系期間，實施干涉測定技術(shù)。
40.一種多層反射式全息存儲系統(tǒng)包括第一襯底；所述第一襯底具有第一和第二表面，其中第一表面是反光的；第二襯底；第三襯底；第一層部分固化的粘合劑，其中該第一層部分固化的粘合劑設(shè)置在所述第一襯底的第一表面和所述第二襯底之間；及第二層部分固化的粘合劑，其中第二層部分固化的粘合劑設(shè)置在所述第一襯底的第二表面和所述第三襯底之間，其中第一和第二粘合劑包括光聚合物，以便制品能將數(shù)據(jù)存儲在反射式全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中，并且其中多層存儲系統(tǒng)在約300納米到1600納米波長處具有的表面平度約為0.05波長/cm到約1波長/cm，其中由所述第一襯底的第一表面和所述第二襯底的第一表面二者所接合的多層和由所述第一襯底的第一表面和所述第三襯底的第一層所接合的表面在約300納米到1600納米波長處各具有的透射平度約為0.05波長/cm到約1波長/cm。
41.根據(jù)權(quán)利要求40的多層制品，其中襯底由玻璃、硅、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸類化合物、聚烯烴或任何它們的組合制成。
42.根據(jù)權(quán)利要求40的多層制品，其中襯底具有至少一個孔用于穿過襯底分配粘合劑。
43.根據(jù)權(quán)利要求40的多層制品，其中襯底的形狀可以是方形、矩形、圓形或橢圓形。
44.根據(jù)權(quán)利要求40的多層制品，其中襯底的厚度約為250微米到約3毫米。
45.根據(jù)權(quán)利要求40的多層制品，其中所述第一或第二或第三襯底的外表面包含表面浮雕圖形。
46.根據(jù)權(quán)利要求40的多層制品，其中所述第一或第二或第三襯底的內(nèi)表面包含表面浮雕圖形或衍射光柵。
47.根據(jù)權(quán)利要求40的多層制品，其中所述粘合劑是利用熱或輻射能固化。
48.根據(jù)權(quán)利要求40的多層制品，其中所述制品具有的Strehl值為0.9或更大。
全文摘要
一種用于多層光學(xué)制品的方法和裝置。方法包括用第一夾具(100)和第二夾具(102)形成第一多層制品，所述多層制品具有第一襯底(104)，第一粘合劑(110)和第二襯底(106)。方法還包括形成第二多層制品，所述第二多層制品具有第一多層制品，第二粘合劑(112)和第三襯底(114)，同時用第一夾具(100)和第二夾具(102)來夾緊第二多層制品。在除去第一夾具(100)和第二夾具(102)之后，第一粘合劑(110)和第二粘合劑(112)使第二多層制品保持處于第二多層制品被第一夾具(100)和第二夾具(102)保持時的姿勢，其中第一粘合劑(110)和第二粘合劑(112)包括光聚合物，以便制品能將數(shù)據(jù)存儲在反射式全息數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中。
文檔編號G11B7/253GK1556750SQ02818465
公開日2004年12月22日 申請日期2002年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月22日
發(fā)明者L·達爾, L 達爾, M·D·邁克爾斯, 邁克爾斯 申請人:英法塞技術(shù)公司