[發明專利]一種利用莫爾條紋調整全息光柵曝光光路中準直光的方法

無效

• 申請號: 201010599714.0
• 申請日: 2011-03-25
• 公開（公告）號: CN102103269A
• 公開（公告）日: 2011-06-22
• 發明（設計）人: 孔鵬;李文昊;巴音賀希格;唐玉國;齊向東
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G02B27/30
• 分類號: G02B27/30;G02B27/60;G03F7/20
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 劉樹清

技術領域

本發明屬于光譜技術領域中涉及的全息光柵曝光光路中所使用的激光擴束準直系統中調整準直光的方法。

背景技術

激光擴束準直光學系統是制作平面及凹面全息光柵時所必需的裝置，通過激光擴束準直光學系統將由激光器發出的細光束轉換為較大口徑的準直光束，以便在一定面積的光柵基底上進行干涉曝光。在制作全息光柵時，對準直光的準直度要求很高，準直光準直度的高低直接決定了制作出全息光柵的波前質量。只有使用具有嚴格平面波前的準直光才能制作出具有理想衍射波前的全息光柵。

目前全息光柵曝光光路中所使用的準直光的調整方法主要有：利用一個標準平面反射鏡反射準直光，使其原路返回，通過判斷反射光束的焦點位置檢驗準直光的準直度，若反射光束的焦點與入射光束的焦點重合則說明準直光的準直度較好。這種方法的缺點是判斷反射光焦點與入射光焦點是否重合時誤差較大，難以將準直光的準直度調整到較高水平；利用平行光管、激光干涉儀等調整準直光的準直度，這種方法可以得到準直度很高的準直光，但需要用到較為昂貴的儀器設備，成本太高。因此，需要建立一種新的調整全息光柵曝光光路中準直光的方法。

發明內容

為了克服已有技術存在的缺陷，本發明目的在于實現對全息光柵曝光光路中準直光的精確調整，特提出一種易于實現的能夠精確調整準直光的方法。

本發明要解決的技術問題是：提供一種利用莫爾條紋調整全息光柵曝光光路中準直光的方法。解決技術問題的技術方案為：步驟一，配備一套激光擴束準直裝置，如圖1所示，包括光源激光器1、第一平面反射鏡2、第二平面反射鏡3、空間濾波器4、準直鏡5；光源激光器1發出的激光束經第一平面反射鏡2和第二平面反射鏡3反射到達空間濾波器4，激光束經過空間濾波器4后成為發散的球面光波，球面光波的中心光線與準直鏡5的光軸重合，球面光波經準直鏡5透射成為準直光束；步驟二，將第三平面反射鏡6和平面光柵7置入圖1所示的激光擴束準直裝置中的準直光束區域內，使第三平面反射鏡6和平面光柵7垂直從而組成洛艾鏡干涉裝置，如圖2所示：使準直光束的一部分直接照射在平面光柵7上，準直光束的另一部分經第三平面反射鏡6反射后照射在平面光柵7上，準直光束的兩部分相交疊的空間區域形成干涉場8；步驟三，使由第三平面反射鏡6和平面光柵7組成的洛艾鏡干涉裝置在水平面內旋轉，通過改變第三平面反射鏡6與準直光束的夾角θ從而改變干涉條紋周期，根據莫爾條紋的形成原理，當干涉條紋的周期與平面光柵7的光柵常數相等時就能夠在平面光柵7表面觀察到莫爾條紋，若此時莫爾條紋不是直線形條紋則說明準直光束的準直度不好；步驟四，調整準直鏡5與空間濾波器4之間的距離，同時觀察平面光柵7表面的莫爾條紋的變化，當莫爾條紋變為如圖3所示的直線形條紋時則說明此時干涉條紋的線性度很好，即準直光束的波前為平面波前。至此，全息光柵曝光光路中所使用的準直光束的準直度調整完畢。

本發明工作原理說明：莫爾條紋方法是將肉眼看不到的微小尺寸的結構如光柵刻線、干涉條紋等的缺陷放大后進行檢驗，這種方法可以達到很高的精度，用一個平面反射鏡和一個平面光柵形成洛艾鏡干涉裝置，利用平面光柵檢驗準直光束形成的干涉條紋的直線性，以此指導準直鏡的調整，達到精確調整準直光束準直度的目的。在全息光柵曝光光路的準直光束中放置第三平面反射鏡6和平面光柵7并形成洛艾鏡干涉裝置；調整第三平面反射鏡6與準直光束的夾角θ，使干涉場8的條紋周期與平面光柵7的光柵常數相接近，調整平面光柵7與第三平面反射鏡6之間的夾角使得在平面光柵7表面出現莫爾條紋；根據平面光柵7表面的莫爾條紋形狀調整準直鏡5與空間濾波器4之間的距離，最終使莫爾條紋變為直線形條紋，此時干涉條紋為直線，即準直光束的波前為平面波前。這樣全息光柵曝光光路中準直光的準直度就調整完畢了。

本發明的積極效果：本發明提出的方法可以準確地調整全息光柵曝光光路中準直光的準直度，對制作出高質量的全息光柵有直接的重要價值，無需購置貴重儀器設備，降低了全息光柵的制作成本，且易于實現。

附圖說明

圖1是本發明方法中配備的激光擴束準直裝置的光路結構示意圖。

圖2是本發明方法中將平面反射鏡和平面光柵置于激光擴束準直裝置后形成的洛艾鏡干涉裝置光路結構示意圖。

圖3是本發明方法中準直光束調整完畢后在平面光柵上出現的莫爾條紋形狀示意圖。

具體實施方式

本發明按解決的技術方案中所建立的步驟一、步驟二、步驟三、步驟四四個方法步驟實施。其中光源激光器1采用Kr⁺激光器，發射波長為413.1nm；第一平面反射鏡2和第二平面反射鏡3為玻璃基底鍍鋁反射鏡；空間濾波器4由顯微物鏡和針孔組成；準直鏡5為微晶玻璃加鍍增透膜的凸透鏡；第三平面反射鏡6為K9玻璃基底鍍鋁膜反射鏡，表面平面度優于1/5λ，λ＝632.8nm；平面光柵7為機械刻劃的鍍鋁反射式平面衍射光柵，衍射波前優于1/5λ，λ＝632.8nm。