[發明專利]在掃描曝光光路中精確調整干涉條紋方向的方法

有效

• 申請號: 201310693376.0
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN103698836A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 姜珊;巴音賀希格;宋瑩;李文昊;潘明忠
• 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: G02B5/32
• 分類號: G02B5/32;G02B5/18;G03H1/12
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 陶尊新

技術領域

本發明涉及光譜技術領域，具體涉及的一種在掃描干涉曝光制作全息光柵的光路中精確調整干涉條紋方向的方法。

背景技術

制造全息光柵的方法主要有以下兩種：一種是靜態干涉場曝光方式，即兩束平面高斯光束相疊加形成直線狀干涉條紋，干涉場與光柵基底始終保持靜止，一次曝光將干涉條紋記錄于光刻膠上。另一種是掃描干涉場曝光方式，從激光器出射的光入射至直立放置的光學承載機構上，光束沿豎直面進行傳播，分束后的兩束小口徑的高斯光束在光柵基底表面相干形成干涉條紋，如圖1所示，通過精密工作臺的二維運動將干涉條紋記錄于光刻膠上。圖2為通過掃描方式在整個光柵基底上曝光的原理示意圖。干涉場1沿Y方向掃描曝光形成光柵刻線2，沿X方向步進最終在整個光柵基底上曝光。

在掃描曝光方式中，系統需沿Y掃描形成連續的刻線，而系統在實際工作中，掃描方向與干涉條紋方向并不能做到完全平行，二者會有一定的夾角θ，如圖3所示，從圖中可以看出，干涉條紋與掃描方向間存在的夾角，會降低曝光的對比度，使刻線線寬增大，夾角太大還會將刻線抹去。因此，為減小夾角對干涉條紋的影響，必須精確調整干涉條紋方向，使其與掃描方向的夾角達到微弧度量級。但干涉場具有尺寸小、干涉條紋密等特點，無法對干涉條紋方向進行直接精確測量和調整。

發明內容

本發明為解決在現有的掃描曝光光路中，由于掃描方向與干涉條紋方向不完全平行，且存在一定的夾角，導致降低曝光的對比度，刻線線寬增大以及夾角太大會將光柵刻線抹去的問題，提供一種在掃描曝光光路中精確調整干涉條紋方向的方法。

在掃描曝光光路中精確調整干涉條紋方向的方法，該方法由以下步驟實現：

步驟一、將基準光柵和光柵基底放置于二維運動工作臺上，基準光柵表面與光柵基底表面位于同一平面內。

步驟二、配備掃描曝光光路；調整曝光光路中的兩路曝光光束，使兩路曝光光束在光柵基底表面形成干涉場；

步驟三、移動二維運動工作臺，使步驟二中形成的干涉場位于基準光柵上，并調整兩路曝光光束在基準光柵表面重合且均滿足自準直條件；

步驟四、沿掃描方向移動二維工作臺，并根據CCD上的干涉圖變化調整基準光柵的方向；調整曝光光路，使兩路光束在位置和角度分別在位置PSD和角度PSD上重合，實現基準光柵的刻線方向與二維工作臺掃描方向平行。

本發明工作原理說明：根據光柵相位移動定理，基準光柵沿垂直于刻線方向的位移分量會使左側光束的-1級衍射光產生相移，從而使CCD上接收的干涉圖樣發生明暗變化。調節基準光柵刻線方向，使得沿掃描方向移動工作臺時CCD觀察到的干涉圖樣不發生明暗變化，即說明基準光柵沿垂直于刻線方向的位移分量接近于0，即基準光柵刻線方向與掃描方向一致。角度PSD放置于角度解耦透鏡的后焦面上，角度PSD上探測到的位置信息反映了左側光束的-1級衍射光和右側光束0級反射光的角度信息。位置PSD置于位置解耦透鏡后方，且與基準光柵表面互為共軛面，則位置PSD探測到的位置信息反應了右側曝光光束和左側曝光光束入射到基準光柵表面時的位置信息。步驟五中的調節使得左側光束的-1級衍射光和右側光束0級反射光重合，根據光柵衍射的基本原理，可知右側曝光光束和左側曝光光束間相疊加產生的干涉條紋方向與基準光柵的刻線方向一致，從而使欲曝光的干涉條紋與工作臺掃描方向一致。

本發明的有益效果：本發明提出了一種高精度調整干涉條紋方向的方法，可以將干涉條紋方向與工作臺的掃描方向的夾角調整至微弧度量級。采用此方法，使無法直接探測的干涉條紋方向的調整轉換為基準光柵和光束角度及位置的調整，為掃描干涉場曝光系統在掃描過程中的對比度提供了保證，對掃描曝光全息光柵的制作具有較大的實際意義。

附圖說明

圖1為現有的掃描曝光光束示意圖；

圖2為現有掃描曝光光路中通過掃描方式在整個光柵基底上曝光的原理示意圖；

圖3為現有掃描曝光光路中干涉條紋方向與掃描方向有一定夾角時掃描曝光形成的刻線示意圖；

圖4為本發明所述的一種在掃描曝光光路中精確調整干涉條紋方向的方法中二維運動工作臺俯視圖。

圖5為本發明所述的一種在掃描曝光光路中精確調整干涉條紋方向的方法中掃描曝光光路和干涉條紋方向調整結構示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一、結合圖4和圖5說明本實施方式，一種在掃描曝光光路中精確調整干涉條紋方向的方法，該方法由以下步驟實現：