[發(fā)明專(zhuān)利]采用外差式干涉條紋鎖定控制的全息光柵曝光方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310693328.1
• 申請(qǐng)日: 2013-12-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103698835A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋瑩;巴音賀希格;李文昊;姜珊;潘明忠
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G02B5/32
• 分類(lèi)號(hào): G02B5/32;G02B5/18;G03H1/12
• 代理公司: 長(zhǎng)春菁華專(zhuān)利商標(biāo)代理事務(wù)所 22210
• 代理人: 陶尊新

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光譜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的采用外差式干涉條紋鎖定控制的全息光柵曝光方法。

背景技術(shù)

全息光柵是一種重要的光學(xué)元件，全息光柵的曝光過(guò)程是全息光柵制作過(guò)程中最為重要的工藝環(huán)節(jié)之一。現(xiàn)有的全息光柵曝光裝置，如圖1所示，包括光源激光器1、第一分光片4、第二平面反射鏡5、第三平面反射鏡6、第一擴(kuò)束鏡15、第二擴(kuò)束鏡16、干涉場(chǎng)17。光源激光通過(guò)第一分光片4，兩束光束經(jīng)過(guò)第二平面反射鏡5和第三平面反射鏡6后，變?yōu)榈谝皇涗浌?和第二束記錄光8，兩束光分別經(jīng)過(guò)第一擴(kuò)束鏡15和第二擴(kuò)束鏡16后，交匯區(qū)域?yàn)楦缮鎴?chǎng)17；在全息光柵的曝光過(guò)程中，由于光具臺(tái)和光學(xué)器件的振動(dòng)、空氣流動(dòng)、溫度波動(dòng)等因素會(huì)導(dǎo)致干涉條紋相對(duì)于光柵基底發(fā)生相位移動(dòng)。特別是在長(zhǎng)時(shí)間曝光的情況下，將造成光柵槽型的對(duì)比度下降，若相位漂移量過(guò)大，光柵基底將無(wú)法記錄干涉條紋。外差法是一種干涉測(cè)量方法，其測(cè)量信號(hào)中包含載波和被測(cè)量項(xiàng)，通過(guò)信號(hào)解調(diào)即可獲得被測(cè)量項(xiàng)，與零差法相比，外差法測(cè)量克服了直流漂移問(wèn)題，抗干擾能力強(qiáng)，測(cè)量精度高。

與本發(fā)明專(zhuān)利接近的已有技術(shù)是中國(guó)專(zhuān)利號(hào)為ZL?200610039967.6，發(fā)明名稱(chēng)為《用控制裝置穩(wěn)定全息干涉條紋的方法及裝置》，該方法中利用線陣CCD采集干涉條紋圖像信息并傳送給控制裝置，控制裝置計(jì)算條紋漂移量，控制與反射鏡連接在一起的壓電陶瓷移動(dòng)進(jìn)行相位補(bǔ)償。這種方法直接對(duì)干涉條紋進(jìn)行檢測(cè)，可以有效穩(wěn)定曝光區(qū)域的干涉條紋，但由于線陣CCD的響應(yīng)速度較慢，對(duì)干涉條紋的緩慢漂移抑制效果較好，對(duì)較高頻率的條紋抖動(dòng)抑制效果有限。為提高對(duì)高頻條紋抖動(dòng)的抑制效果，提出采用外差式干涉條紋鎖定控制的全息光柵曝光方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中采用線陣CCD實(shí)現(xiàn)全息光柵曝光方法中存在由于線陣CCD的響應(yīng)速度較慢，導(dǎo)致對(duì)較高頻率的條紋抖動(dòng)抑制效果差的問(wèn)題，提供一種采用外差式干涉條紋鎖定控制的全息光柵曝光方法。

步驟一、在全息光柵曝光裝置中配置外差式干涉條紋鎖定控制裝置，光源激光器發(fā)出的激光經(jīng)第一定頻聲光調(diào)制器后的零級(jí)衍射光經(jīng)第一分光片后形成第一束記錄光和第二束記錄光；所述第一束記錄光進(jìn)入聲光移頻器后的出射光束為移頻干涉光束，所述移頻干涉光束經(jīng)過(guò)第二分光片和第四分光片進(jìn)入第一相位測(cè)量接收器；第二束記錄光進(jìn)入第二定頻聲光調(diào)制器后的出射光束為定頻干涉光束，所述定頻干涉光束經(jīng)過(guò)第三分光片和第五分光片進(jìn)入第二相位測(cè)量接收器；經(jīng)第一定頻聲光調(diào)制器出射的一級(jí)衍射光作為相干光束相位測(cè)量的參考光束，所述一級(jí)衍射光經(jīng)過(guò)第一平面反射鏡、第四平面反射鏡、第六分光片后，透射光束經(jīng)第五分光片進(jìn)入第二相位測(cè)量接收器；反射光束經(jīng)第五平面反射鏡和第四分光片進(jìn)入第一相位測(cè)量接收器；

步驟二、通過(guò)人機(jī)交互界面設(shè)定移頻干涉光束和定頻干涉光束之間的目標(biāo)相位差，所述第一相位測(cè)量接收器和第二相位測(cè)量接收器分別接收差頻光信號(hào)并進(jìn)行光電信號(hào)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)傳入控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)獲得移頻干涉光束和定頻干涉光束之間的相位差；

步驟三、根據(jù)步驟二獲得的相位差與設(shè)定的目標(biāo)相位差比較，控制聲光移頻器的驅(qū)動(dòng)頻率，調(diào)整移頻干涉光束的頻率，實(shí)現(xiàn)干涉條紋的閉環(huán)鎖定，然后將光柵基底放置在干涉條紋鎖定后的干涉場(chǎng)中進(jìn)行曝光。

本發(fā)明工作原理：本發(fā)明所述的聲光器件可以改變?nèi)肷涔獾念l率，入射光經(jīng)過(guò)聲光器件即聲光移頻器9內(nèi)部后將發(fā)生衍射，出射的0級(jí)光保持入射光的頻率，出射的1級(jí)衍射光將在入射光的頻率f₀基礎(chǔ)上增加一個(gè)頻率Δf。設(shè)第一定頻聲光調(diào)制器2出射的一級(jí)衍射光頻率為f₁，其波動(dòng)方程為：

第二定頻聲光調(diào)制器10出射的定頻干涉光束12的頻率為f₂，聲光移頻器9后出射的移頻干涉光束11的頻率為f₃，兩束相干光束的波動(dòng)方程用公式表示為：

第一相位測(cè)量接收器23輸入的光束強(qiáng)度I_r為：I_r＝(E₁+E₂)²；其中的交流分量i_r為：第二相位測(cè)量接收器24輸入的光束強(qiáng)度I_o為：I_o＝(E₁+E₃)²，其中的交流分量i_o為：