专利名称：在平面光栅制作过程中精确控制光栅常数的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光谱技术领域，特别涉及一种在平面光栅制作过程中精确控制光 栅常数的装置。
背景技术：
衍射光栅非常重要的技术指标之一——光栅周期决定着光栅的色散率和分辨率。 对于光谱仪器而言，光栅常数的改变将导致光栅衍射角的改变，使得光谱仪器谱线位置产 生偏移，因此，光栅常数的准确性直接影响光谱仪器的波长精度，在制作过程中必须严格控 制。在全息光栅的制作过程中，一个关键的工艺流程就是，将涂有光致抗蚀剂的光栅 基底放在干涉场中，由光致抗蚀剂记录干涉场中的干涉条纹。当曝光波长一定时，周期唯一 决定于两束平行光的夹角。常规检测周期的方法一般都是在完成光栅制作后，通过测量光 栅0级和1级衍射光的夹角来计算光栅周期，测量误差较大，光路调整过程没有固定的基准 可依，仅凭经验进行调整，往往要经过多个光栅制作回合，并且很难达到要求的精度。除此之外，在相关的在先专利文献方面，如中国实用新型专利案(公开号CN 1544994A)，通过在全息光栅曝光装置中置入标准机刻光栅和半反射镜，再从准直反射镜光 路中分出光路，使其产生干涉条纹，这会导致所需要的光栅周期完全取决于所置入的标准 机刻光栅，在控制光栅周期实施上会有不便。
实用新型内容本实用新型的目的在于，提供一种简便易行的在平面光栅制作过程中精确控制光 栅常数的装置。本实用新型采用如下技术方案—种在平面光栅制作过程中精确控制光栅常数的装置，包括光源和依次位于所述光源的光路上的空间滤波器；凹面镜，所述空间滤波器位于所述凹面镜焦点位置处；第三反射镜和第四反射镜；凸透镜，位于曝光位置处；接收屏，位于所述凸透镜的后焦面上；其中，所述第三反射镜和第四反射镜用于分别反射一束由所述凹面镜反射出的干 涉条纹平行光于所述凸透镜上。进一步地，所述光源为441. 6nm波长的氦镉激光器。进一步地，在所述光源和空间滤波器之间的光路上还包括第一反射镜和第二反射镜。进一步地，所述第一反射镜和第二反射镜为玻璃基底镀铝反射镜。[0018]本实用新型提供的在平面光栅制作过程中精确控制光栅常数的装置，对于制作不 同周期的光栅调节方便，并且控制光栅周期精度高。
以下结合附图和实施例对本实用新型加以详细说明。
图1为本实用新型在平面光栅制作过程中精确控制光栅常数的装置实施例结构 示意图；图2为本实用新型实施例在全息光栅曝光装置光路的结构示意图。标号说明1光源6第四反射镜2第一反射镜7凹面镜3第二反射镜8涂有光致抗蚀剂的光栅基底4空间滤波器9凸透镜5第三反射镜10接受屏
具体实施方式
如图1、图2所示，一种在平面光栅制作过程中精确控制光栅常数的装置，包括光 源1和依次位于所述光源1的光路上的空间滤波器4，包括显微物镜和针孔；凹面镜7，所述空间滤波器4位于所述凹面镜7焦点位置处；第三反射镜5和第四反射镜6 ；凸透镜9，位于曝光位置处；即涂有光致抗蚀剂的光栅基底8所在位置处；接收屏10，位于所述凸透镜9的后焦面上；其中，所述第三反射镜5和第四反射镜6用于分别反射一束由所述凹面镜7反射 出的干涉条纹平行光于所述凸透镜9上；经过第三反射镜5和第四反射镜6反射的两束平 行光照射所述凸透镜9上后，在所述接收屏10上形成两个光斑A和B。其中，所述光源1采用波长为441. 6nm的氦镉激光器。其中，在所述光源1和空间滤波器4之间的光路上还包括第一反射镜2和第二反 射镜3，所述光源1发出的光经所述第一反射镜2和第二反射镜3反射后，进入所述空间滤 波器4。本实施例中所述第一反射镜2和第二反射镜3采用玻璃基底镀铝反射镜。其中，所述接收屏10采用普通的毛玻璃，制作全息光栅基底采用K9光学玻璃，K9 光学玻璃上涂覆的光致抗蚀剂为德国生产的APR3120型光致抗蚀剂。上述在平面光栅制作过程中精确控制光栅常数的装置，光栅常数d的计算步骤如 下步骤1)、通过第三反射镜5和第四反射镜6使产生的干涉条纹的两束平行光通过 所述凸透镜9，在位于所述凸透镜9焦距处的接收屏10上产生两个汇聚焦点光斑；步骤2)、测量这两个焦点光斑的距离L，根据下式计算出所需的光栅常数d d＝λ(4f2+L2/2L[0042]其中，f为凸透镜9的焦距，λ为光源1发出的激光波长，L为光斑A和B的距离；步骤3)、调整所述第三反射镜5和第四反射镜6所形成的两束平行光束的角度α 以改变接收屏10上光斑A和B的距离L，得到不同的光栅常数d。步骤4)、取出凸透镜9，在原凸透镜9的位置处放置涂有光致抗蚀剂的光栅基底8， 由光致抗蚀剂记录的干涉条纹数，该干涉条纹数为所制作的全息光栅的周期。这样就可以方便调节制作不同光栅周期，并且可以精确控制所制作的全息平面光栅的光栅常数d。上述步骤中，光栅常数d的计算推导过程如下首先，测量光斑A和B的距离L，由于所述接收屏10位于所述凸透镜9的后焦面 上，根据光学成像系统的频率特性可得到 其中，f为凸透镜9的焦距，λ为光源1发出的激光波长，fxl，fx2为平面波的空间 频率，如图1所示，Xl、X2分别为BC、CA的长度，α为产生干涉条纹的两束光束的夹角(α =θ 1+ θ 2),根据△ B0C, △ AOC的三角关系有[0052] 由式(1)、(2)、(3)、⑷解得
,由于λ和f为定值，得到X1=X2,又X1+X2=L，即得 又根据光栅方程
可得光栅常数d: 在上述装置中，通过调整所述第三反射镜5和第四反射镜6所形成的两束平行光 束的角度α，可改变接收屏10上光斑A和B的距离L，从而得到不同的光栅常数d。
权利要求一种在平面光栅制作过程中精确控制光栅常数的装置，其特征在于包括光源(1)和依次位于所述光源(1)的光路上的空间滤波器(4)；凹面镜(7)，所述空间滤波器(4)位于所述凹面镜(7)焦点位置处；第三反射镜(5)和第四反射镜(6)；凸透镜(9)，位于曝光位置处；接收屏(10)，位于所述凸透镜(9)的后焦面上；其中，所述第三反射镜(5)和第四反射镜(6)用于分别反射一束由所述凹面镜(7)反射出的干涉条纹平行光于所述凸透镜(9)上。
2.根据权利要求1所述的在平面光栅制作过程中精确控制光栅常数的装置，其特征在 于所述光源(1)为441. 6nm波长的氦镉激光器。
3.根据权利要求2所述的在平面光栅制作过程中精确控制光栅常数的装置，其特征在于在所述光源(1)和空间滤波器(4)之间的光路上还包括第一反射镜(2)和第二反射镜 ⑶。
4.根据权利要求3所述的在平面光栅制作过程中精确控制光栅常数的装置，其特征在 于所述第一反射镜(2)和第二反射镜(3)为玻璃基底镀铝反射镜。
专利摘要在平面光栅制作过程中精确控制光栅常数的装置，包括光源和依次位于所述光源的光路上的空间滤波器；凹面镜；第三反射镜和第四反射镜；凸透镜，位于曝光位置处；接收屏，位于所述凸透镜的后焦面上。本实用新型通过第三反射镜和第四反射镜使产生的干涉条纹的两束平行光通过所述凸透镜，在位于所述凸透镜焦距处的接收屏上产生两个汇聚焦点光斑；测量这两个焦点光斑的距离L，根据下公式计算出所需的光栅常数d，调整所述第三反射镜和第四反射镜所形成的两束平行光束的角度α以改变接收屏上两光斑的距离L，得到不同的光栅常数d。本实用新型对于制作不同周期的光栅调节方便，并且控制光栅周期精度高。
文档编号G02B5/18GK201589872SQ200920292090
公开日2010年9月22日 申请日期2009年12月17日 优先权日2009年12月17日
发明者倪争技, 庄松林, 张大伟, 王 琦, 詹晓勇, 高秀敏, 黄元申 申请人:上海理工大学