全息光栅制作装置、曝光干涉条纹相位稳定装置及方法制造方法及图纸

本申请提供一种全息光栅制作装置、曝光干涉条纹相位稳定装置及方法，其中，全息光栅曝光干涉条纹相位稳定装置包括分束光栅、光阑、第一平面反射镜、第二平面反射镜、第一扩束准直系统、第二扩束准直系统、光栅基底、测量光栅、第一光电探测器和第二光电探测器，以及压电陶瓷和控制器。通过分束光栅分束，形成干涉场，并通过光路调整，曝光光束的衍射光重合形成便于测量的莫尔条纹。在干涉条纹发生相位变化时，莫尔条纹也发生相位变化，通过两个光电探测器测量莫尔条纹的相位变化，间接得到干涉条纹的相位变化。控制器控制压电陶瓷带动分束光栅沿垂直光栅刻线方向运动，补偿曝光干涉条纹的相位变化，通过反馈控制稳定曝光干涉条纹的相位。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光栅制作
，特别涉及一种全息光栅曝光干涉条纹相位稳定装置、全息光栅制作装置及全息光栅曝光干涉条纹相位稳定方法。
技术介绍
在全息光栅的制作过程中，曝光过程是最为重要的工艺环节之一。两束相干光干涉产生曝光干涉条纹，涂有光刻胶的光栅基底记录该干涉条纹，显影后即可获得全息光栅掩模。合格的全息光栅掩模是后续工艺过程的基础，直接决定着全息光栅的质量。为获得合格的全息光栅掩模，须保证曝光过程中，曝光干涉条纹相对于光栅基底保持静止，但工作台振动、气流扰动、环境温度变化等因素会导致干涉条纹相对光栅基底发生相位移动，这种相位移动将造成全息光栅掩模的槽形对比度下降，甚至导致曝光失败。为克服曝光过程中由于外界环境引起的相位移动，现有技术中通过严格控制曝光光路的外部环境来稳定干涉条纹的稳定，如采用隔振光学平台、封闭曝光光路减少气流扰动、保持环境温度恒定等方式。但被动地采用控制外界环境来稳定干涉条纹的相位，只是尽量减少了干涉条纹的相位移动量，而无法对已发生的干涉条纹的相位移动做到补偿。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种全息光栅制作装置、曝光干涉条纹相位稳定装置及方法，以对干涉条纹的相位移动做出相应的补偿，使得干涉条纹的相位保持稳定。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种全息光栅干涉条纹相位稳定装置，包括：分束光栅(4)，所述分束光栅用于将激光分束成多束光，并用于调节干
涉条纹的相位；光阑(5)，所述光阑用于遮挡所述多束光中的0级光束；第一平面反射镜(8)，位于所述多束光中的+1级光束(6)出射光路上，用于反射所述+1级光束；第二平面反射镜(9)，位于所述多束光中的-1级光束(7)出射光路上，用于反射所述-1级光束；第一扩束准直系统(1012)，所述第一扩束准直系统位于经所述第一平面反射镜(8)反射后光束的光路上，并将所述+1级光束(6)扩束成第一曝光光束(14)；第二扩束准直系统(1113)，所述第二扩束准直系统位于经所述第二平面反射镜(9)反射后光束的光路上，并将所述-1级光束(7)扩束成第二曝光光束(15)；光栅基底(17)，所述光栅基地位于所述第一曝光光束(14)和所述第二曝光光束(15)的干涉区域内；测量光栅(18)，所述测量光栅(18)位于所述第一曝光光束(14)和所述第二曝光光束(15)的干涉区域内；且所述测量光栅为反射光栅，将所述第一曝光光束(14)经所述测量光栅(18)的N级衍射光与所述第二曝光光束(15)经所述测量光栅(18)的-(N-1)级衍射光沿相同方向出射，形成莫尔条纹(19)，其中，N为整数；第一光电探测器(20)和第二光电探测器(21)，所述第一光电探测器(20)和第二光电探测器(21)之间的间距为所述莫尔条纹(19)的奇数个二分之一周期，用于检测所述莫尔条纹的光强变化；压电陶瓷(3)，所述压电陶瓷(3)连接在所述分束光栅(4)上，用于带动所述分束光栅(4)移动，调节所述第一曝光光束(14)和所述第二曝光光束(15)的干涉条纹的相位；控制器(22)，所述控制器(22)的一端与所述第一光电探测器(20)和所述第二光电探测器(21)的输出端相连，另一端与所述压电陶瓷(3)相连；所述控制器(22)根据所述第一光电探测器(20)和所述第二光电探测器(21)探测得到的莫尔条纹的光强变化，计算得到控制量，控制所述压电陶瓷(4)移动，带动所述分束光栅(4)沿垂直所述分束光栅刻线的方向移
动，调节所述第一曝光光束(14)和所述第二曝光光束(15)的干涉条纹的相位，使得所述干涉条纹的相位稳定。优选地，所述全息光栅曝光干涉条纹相位稳定装置，还包括线性工作台(2)，所述线性工作台(2)上固定所述分束光栅(4)，所述压电陶瓷(3)通过驱动所述线性工作台(2)带动所述分束光栅(4)沿垂直所述分束光栅刻线的方向移动。优选地，所述第一扩束准直系统(1012)包括第一空间滤波器(10)和第一准直透镜(12)，所述第一空间滤波器(10)与所述第一准直透镜(12)同轴设置，位于经所述第一平面反射镜(8)反射后光束的光路上，所述+1级光束(6)先经过所述第一空间滤波器(10)滤波，再经过所述第一准直透镜(12)准直成所述第一曝光光束(14)；所述第二扩束准直系统(1113)包括第二空间滤波器(11)和第二准直透镜(13)，所述第二空间滤波器(11)与所述第二准直透镜(13)同轴设置，位于经所述第二平面反射镜(9)反射后光束的光路上，所述-1级光束(7)先经过所述第二空间滤波器(11)滤波，再经过所述第二准直透镜(13)准直成所述第二曝光光束(15)。优选地，所述测量光栅(18)与所述光栅基底(17)位于同一平面内，且位于同一干涉区域内。优选地，所述莫尔条纹(19)由所述第一曝光光束(14)经所述测量光栅(18)-1级衍射光与所述第二曝光光束(15)经所述测量光栅(18)+2级衍射光沿相同方向出射形成；或所述莫尔条纹(19)由所述第一曝光光束(14)经所述测量光栅(18)的+2级衍射光与所述第二曝光光束(15)经所述测量光栅(18)的-1级衍射光沿相同方向出射形成。优选地，所述第一光电探测器(20)与所述第二光电探测器(21)均为光电二极管。优选地，所述第一光电探测器(20)与所述第二光电探测器(21)对称分布在所述莫尔条纹(19)的其中一条暗条纹的两侧。一种全息光栅制作装置，包括：激光器；全息光栅曝光干涉条纹相位稳定装置，所述全息光栅曝光干涉条纹相位稳定装置为上面任意一项所述的全息光栅曝光干涉条纹相位稳定装置。一种全息光栅曝光干涉条纹相位稳定方法，包括：步骤A：通过分束光栅(4)将激光分为多束光；步骤B：采用光阑(5)对所述多束光中的0级光束进行遮挡；步骤C：所述多束光中的+1级光束(6)经过第一平面反射镜(8)、第一扩束准直系统(1012)形成第一曝光光束(14)，照射在光栅基底(17)和测量光栅基底上；所述多束光中的-1级光束(7)经过第二平面反射镜(9)、第二扩束准直系统(1113)形成第二曝光光束(15)，照射在光栅基底(17)和测量光栅基底上；所述第一曝光光束(14)与所述第二曝光光束(15)相互干涉在所述光栅基底(17)和所述测量光栅基底上形成干涉条纹；步骤D：对所述测量光栅基底进行曝光、显影、定影处理后，形成测量光栅(18)，并放回原来所述测量光栅基底所在位置；步骤E：重复步骤A、步骤B、步骤C，此时，所述第一曝光光束(14)与所述第二曝光光束(15)相互干涉在所述光栅基底(17)和所述测量光栅(18)上形成干涉条纹；步骤F：所述第一曝光光束(14)经所述测量光栅(18)的N级衍射光与所述第二曝光光束(15)经所述测量光栅(18)的-(N-1)级衍射光沿相同方向出射，形成莫尔条纹(19)；步骤G：利用第一光电探测器(20)和第二光电探测器(21)探测莫尔条纹(19)的光强变化，将光强变化信息发送给控制器(22)；步骤H：控制器(22)根据所述第一光电探测器(20)和所述第二光电探测器(21)探测得到的莫尔条纹的光强变化，计算得到控制量，控制与所述分束光栅(4)连接在一起的压电陶瓷(4)移动，从而调节所述第一曝光光束(14)和所述第二曝光光束(15)的干涉条纹的相位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全息光栅干涉条纹相位稳定装置，其特征在于，包括：分束光栅(4)，所述分束光栅用于将激光分束成多束光，并用于调节干涉条纹的相位；光阑(5)，所述光阑用于遮挡所述多束光中的0级光束；第一平面反射镜(8)，位于所述多束光中的+1级光束(6)出射光路上，用于反射所述+1级光束；第二平面反射镜(9)，位于所述多束光中的‑1级光束(7)出射光路上，用于反射所述‑1级光束；第一扩束准直系统(1012)，所述第一扩束准直系统位于经所述第一平面反射镜(8)反射后光束的光路上，并将所述+1级光束(6)扩束成第一曝光光束(14)；第二扩束准直系统(1113)，所述第二扩束准直系统位于经所述第二平面反射镜(9)反射后光束的光路上，并将所述‑1级光束(7)扩束成第二曝光光束(15)；光栅基底(17)，所述光栅基地位于所述第一曝光光束(14)和所述第二曝光光束(15)的干涉区域内；测量光栅(18)，所述测量光栅(18)位于所述第一曝光光束(14)和所述第二曝光光束(15)的干涉区域内；且所述测量光栅为反射光栅，将所述第一曝光光束(14)经所述测量光栅(18)的N级衍射光与所述第二曝光光束(15)经所述测量光栅(18)的‑(N‑1)级衍射光沿相同方向出射，形成莫尔条纹(19)，其中，N为整数；第一光电探测器(20)和第二光电探测器(21)，所述第一光电探测器(20)和第二光电探测器(21)之间的间距为所述莫尔条纹(19)的奇数个二分之一周期，用于检测所述莫尔条纹的光强变化；压电陶瓷(3)，所述压电陶瓷(3)连接在所述分束光栅(4)上，用于带动所述分束光栅(4)移动，调节所述第一曝光光束(14)和所述第二曝光光束(15)的干涉条纹的相位；控制器(22)，所述控制器(22)的一端与所述第一光电探测器(20)和所述第二光电探测器(21)的输出端相连，另一端与所述压电陶瓷(3)相连；所述控制器(22)根据所述第一光电探测器(20)和所述第二光电探测器(21)探测得到的莫尔条纹的光强变化，计算得到控制量，控制所述压电陶瓷(4)移动，带动所述分束光栅(4)沿垂直所述分束光栅刻线的方向移动，调节所述第一曝光光束(14)和所述第二曝光光束(15)的干涉条纹的相位，使得所述干涉条纹的相位稳定。...

【技术特征摘要】
1.一种全息光栅干涉条纹相位稳定装置，其特征在于，包括：分束光栅(4)，所述分束光栅用于将激光分束成多束光，并用于调节干涉条纹的相位；光阑(5)，所述光阑用于遮挡所述多束光中的0级光束；第一平面反射镜(8)，位于所述多束光中的+1级光束(6)出射光路上，用于反射所述+1级光束；第二平面反射镜(9)，位于所述多束光中的-1级光束(7)出射光路上，用于反射所述-1级光束；第一扩束准直系统(1012)，所述第一扩束准直系统位于经所述第一平面反射镜(8)反射后光束的光路上，并将所述+1级光束(6)扩束成第一曝光光束(14)；第二扩束准直系统(1113)，所述第二扩束准直系统位于经所述第二平面反射镜(9)反射后光束的光路上，并将所述-1级光束(7)扩束成第二曝光光束(15)；光栅基底(17)，所述光栅基地位于所述第一曝光光束(14)和所述第二曝光光束(15)的干涉区域内；测量光栅(18)，所述测量光栅(18)位于所述第一曝光光束(14)和所述第二曝光光束(15)的干涉区域内；且所述测量光栅为反射光栅，将所述第一曝光光束(14)经所述测量光栅(18)的N级衍射光与所述第二曝光光束(15)经所述测量光栅(18)的-(N-1)级衍射光沿相同方向出射，形成莫尔条纹(19)，其中，N为整数；第一光电探测器(20)和第二光电探测器(21)，所述第一光电探测器(20)和第二光电探测器(21)之间的间距为所述莫尔条纹(19)的奇数个二分之一周期，用于检测所述莫尔条纹的光强变化；压电陶瓷(3)，所述压电陶瓷(3)连接在所述分束光栅(4)上，用于带动所述分束光栅(4)移动，调节所述第一曝光光束(14)和所述第二曝光光束(15)的干涉条纹的相位；控制器(22)，所述控制器(22)的一端与所述第一光电探测器(20)和所述第二光电探测器(21)的输出端相连，另一端与所述压电陶瓷(3)相
\t连；所述控制器(22)根据所述第一光电探测器(20)和所述第二光电探测器(21)探测得到的莫尔条纹的光强变化，计算得到控制量，控制所述压电陶瓷(4)移动，带动所述分束光栅(4)沿垂直所述分束光栅刻线的方向移动，调节所述第一曝光光束(14)和所述第二曝光光束(15)的干涉条纹的相位，使得所述干涉条纹的相位稳定。2.根据权利要求1所述的全息光栅曝光干涉条纹相位稳定装置，其特征在于，还包括线性工作台(2)，所述线性工作台(2)上固定所述分束光栅(4)，所述压电陶瓷(3)通过驱动所述线性工作台(2)带动所述分束光栅(4)沿垂直所述分束光栅刻线的方向移动。3.根据权利要求1所述的全息光栅曝光干涉条纹相位稳定装置，其特征在于，所述第一扩束准直系统(1012)包括第一空间滤波器(10)和第一准直透镜(12)，所述第一空间滤波器(10)与所述第一准直透镜(12)同轴设置，位于经所述第一平面反射镜(8)反射后光束的光路上，所述+1级光束(6)先经过所述第一空间滤波器(10)滤波，再经过所述第一准直透镜(12)准直成所述第一曝光光束(14)；所述第二扩束准直系统(1113)包括第二空间滤波器(11)和第二准直透镜(13)，所述第二空间滤波器(11)与所述第二准直透镜(13)同轴设置，位于经所述第二平面反射镜(9)反射后光束的光路上，所述-1级光束(7)先经过...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋莹，姜珊，唐玉国，巴音贺希格，潘明忠，李文昊，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22