一种制备类一维结构的激光全息干涉方法
【技术领域】：
[0001] 本发明属于激光全息干涉技术领域，涉及一种激光全息干涉工艺，特别是一种制 备类一维结构的激光全息干涉方法。
【背景技术】：
[0002] 激光全息干涉技术是利用多数相干激光汇聚于一点，在汇聚点形成空间周期变化 的干涉图案（亦称光学格点），由于干涉场中的记录介质感光程度不同使折射率产生周期 性变化从而形成周期变化的有序结构即光子晶体，其结构由相干光的参数决定。目前，所制 备的光子结构按照介电常数的空间周期性变化以及光子能隙出现的空间维度，可以分为一 维、二维和三维光学格点，分别指在一维、二维和三维空间各方向上具有介电常数的空间和 周期性变化和光子频率禁带的光子晶体结构。光子晶体在光学方面的应用要求其周期常数 要在亚微米量级，而目前人工制作周期为微米、亚微米量级的多维度光子晶体还存在许多 困难，光学波段的光子结构的制备仍然是一项挑战。在目前的光子格点制作中，有精密机械 加工法、电子束直写法、激光直写法、胶体自组装法和激光全息光刻法等，激光全息光刻技 术近年来因其能够经济、快速灵活、可制作大面积制作等优势，为微纳米尺度不同维度光子 结构的制备提供了有效的方法，受到了广泛的重视，已应用于制备二维点阵全息图（专利 号为CN1314621A)以及全息三维动态显示（专利号为CN101707724A)等方面。但是已有 的方法存在一定的不足，制备不同维度的光子晶体需要搭建不同的干涉光路，光路结构复 杂，可变参数多，尤其是当光束数目超过6束时，调节起来则非常复杂，结构制备的重复性 欠佳。而利用双光束干涉制作的一维层状结构，层和层之间具有空隙易造成层间坍塌，引入 许多缺陷，结构合格率低。利用其他方法制备类一维结构时，获得的结构带隙多落于红外波 段，制备可见波段的光子带隙材料较为困难；若采用多数光干涉制备类一维结构，当光束数 目较多时，较难确保各束光的光强、偏振、相位的一致性，即便是光路搭建完好，实验时也比 较脆弱，稍微有环境的震动、噪声，或者任意一束光不匹配，就会出现结构上的失调，在实验 上难以大面积制备类一维结构。
【发明内容】
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[0003] 本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，针对现有技术中存在的问题，提供 一种全新便捷的制备类一维结构的激光全息干涉方法，通过镜像添加技术和偏振调节技术 实现类一维层状干涉结构的制备，制备的类一维层状结构的两层之间规律的分布着一些凹 凸，类似于丘陵的起伏，能有效防止层状结构的坍塌，在整体上呈现层状的长程有序，是比 较稳定的一类层状结构。
[0004] 为了实现上述目的，本发明制备类一维结构的激光全息干涉过程为：由常规的激 光器取出5束激光光束绕竖直方向对称分布并汇聚于一点，在5束激光汇聚处添加单一介 质膜高反射镜，单一介质膜高反射镜的反射面朝下并垂直于竖直方向，5束激光光束分别 经过单一介质膜高反射镜反射后产生与原激光光束参数一致的5束镜像光束，再根据所选 取的激光光束选择曝光量，使沿竖直方向的等光强面由柱状结构演变为交联结构的周期排 布，获得准晶-周期的三维模型；然后通过偏振调节技术方法，利用单波长半波片将5束激 光光束的偏振角度由0°调整为90°，使纵向上的交联结构开始逐渐断开，演变为具有凹 凸分布的类一维层状结构。
[0005] 本发明所述激光光束为任意波长的相干激光光束，各激光光束与竖直方向的夹角 相等，且能自由调节，各激光光束在x-y投影面的夹角相等，相邻光束投影夹角均为72°。
[0006] 本发明所述单波长半波片的波长与激光光束的波长相匹配，使单波长半波片能自 由调节该激光光束的偏振。
[0007] 本发明制备的类一维层状结构的每一层表面上有序分布着凹凸的起伏，起伏符合 准晶排布，整体上呈一维的长程有序排布，类一维层状结构的周期与入射光束和竖直方向 的夹角（即入射角）有关，周期随着入射角的改变而变化。
[0008] 本发明与现有技术相比，具有以下优点：一是突破了激光全息干涉中光束数目多 不易调节的瓶颈，通过添加高反射镜引入镜像光束，从而使干涉光束数目翻倍，而且各光束 之间的光学性质不发生任何改变，光路搭建便捷有效、光束调节易于实现；二是基于5束 激光光束干涉制备准晶的光路，准晶结构在二维平面内交联点较多，通过5+5镜像获得类 一维结构时，x-y面内依然保留较多的交联点，给层状结构较大的支撑；三是光束的调节只 需调节原光束即可，如入射角、光强、偏振等，镜像光束随着原光束的改变而改变，实现起来 简单便捷；四是光束偏振的调节通过半波片的转动实现，操作简单可行；五是通过改变激 光光束的入射角改变类一维层状结构的周期，从而获得带隙位于不同位置的类一维层状结 构；六是通过调节干涉激光光束的光强改变类一维结构的介质填充比，使得每一层上的凸 起填充多少发生改变，从而针对不同的感光材料调节结构的稳定性；其方法简单，原理可 靠，过程可控，操作简便，成本低，可重复性高，易于实现，可广泛应用于多种感光介质的制 备。
【附图说明】：
[0009] 图1为本发明实施例涉及的激光全息干涉光路构型图，其中（a)为5束相干激光 干涉光路构型图，（b)为5+5 (含镜像光束）束光干涉光路构型图。
[0010]图2为本发明实施例5束相干激光干涉所得准晶结构示意图，其中（a)、（c)中5 束相干激光的光偏振均为0°，分别为立体图和俯视图；(b)、（d)中5束相干激光的光偏振 均为90°，分别为立体图和俯视图。
[0011] 图3为本发明实施例涉及的5+5束光干涉所有光束偏振均为0°所得准晶-周期 结构示意图，其中（a)、（b)和（c)分别为立体图、主视图和左视图。
[0012] 图4为本发明实施例涉及的5+5束光干涉所有光束偏振均为90°所得类一维结构 示意图，其中（a)、（b)和（c)分别为立体图、主视图和左视图。
【具体实施方式】：
[0013] 下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。
[0014] 实施例：
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