[发明专利]闪耀凸面光栅的反应离子束蚀刻方法

说明书

技术领域

本发明涉及闪耀凸面光栅的加工技术，特别是涉及一种闪耀凸面光栅的反应离子束蚀刻方法。

背景技术

凸面光栅应用于同心色散光学系统，如Offner结构成像光谱仪。与凹面光栅结构相比，凸面光栅同心色散光学系统除了具有更好的像质外，最大的优点就是凸面光栅容易制成闪耀光栅，使得系统的光谱响应可以根据使用条件设计。也就是它可以将光强集中在某个使用光波波段范围内。

美国的NASA所属喷气动力实验室在制作这类凸面光栅方面具有领先地位，已经制作了一些可见光波段和近红外波段的凸面光栅。但是在光栅制作工艺方面的研究仍然未成熟。国内尚未对这种工艺进行过研究。

发明内容

为克服上述已有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种闪耀凸面光栅的反应离子束蚀刻方法。这是一种采用反应离子束蚀刻技术加工闪耀凸面光栅的方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种闪耀凸面光栅的反应离子束蚀刻方法，包括以下步骤：

步骤一、凸面光栅掩模石英基片的放置；

步骤二、若凸面光栅掩模石英基片的球半径为R，要制成的闪耀凸面光栅的闪耀角为θ，则将离子束方向与光栅顶点处刻线所在平面成θ角；

步骤三、制作蚀刻狭缝；

步骤四、狭缝的放置；

步骤五、蚀刻凸面光栅。

所述步骤一中，凸面光栅掩模石英基片的放置，是将槽形为正弦型的凸面光栅掩模石英基片放置在一个回转工作台上，球心在回转工作台的回转轴上；凸面光栅掩模顶点处刻线所在平面经过回转轴，其余刻线所在平面平行于回转轴。

所述步骤三中，所述的狭缝是一个二次锥面，宽度长度由凸面光栅掩模石英基片外形尺寸决定，只要大于基片外形尺寸即可。

所述步骤四中，所述狭缝到凸面光栅掩模石英基片的顶点的距离大于狭缝的上下圆弧线与凸面光栅掩模石英基片顶点的圆弧刻线有相同回转中心轴。

所述步骤五中，蚀刻区域为相对于角度的凸面光栅掩模圆弧面上的光栅刻线。蚀刻完成后由回转工作台旋转角度再进行第二次蚀刻，直到凸面光栅掩模的整个圆弧面全部蚀刻结束为止。

与现有技术相比，本发明的有益效果可以是：

本发明涉及的凸面光栅是指光栅刻线槽分布在凸球面的表面上，刻线之间互相平行。首先在凸球面的石英基片上采用掩模光刻的方法制作成槽形是正弦型的凸面光栅掩模，然后以它为基片进行离子束蚀刻。蚀刻以后成为槽形为锯齿形的闪耀凸面光栅。

本发明的技术方案是采用分段蚀刻法，也就是对槽形为正弦型的凸面光栅掩模石英基片进行分段离子束蚀刻，使得蚀刻后的闪耀凸面光栅的闪耀角理论相对误差为0.1。

附图说明

图1a为闪耀凸面光栅的反应离子束蚀刻的第一加工示意图。

图1b为闪耀凸面光栅的反应离子束蚀刻的第二加工示意图。

图2为凸面光栅掩模石英基片。它是采用掩模光刻的方法，在凸面光栅石英基片上，制作成具有光刻胶正弦形槽的凸面光栅掩模。

图3为闪耀凸面光栅。它是凸面光栅掩模石英基片经过离子束蚀刻后，在凸面光栅石英基片的凸球面上形成锯齿形槽形的闪耀凸面光栅。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式做进一步详细的说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

闪耀凸面光栅反应离子束蚀刻方法的设计步骤是：

1、凸面光栅掩模石英基片的放置。将槽形为正弦型的凸面光栅掩模石英基片放置在一个回转工作台上，球心在回转工作台的回转轴上。凸面光栅掩模顶点处刻线所在平面经过回转轴，其余刻线所在平面平行于回转轴。

2、假如凸面光栅掩模石英基片的球半径为R，要制成的闪耀凸面光栅的闪耀角为θ，那么将离子束方向与光栅顶点处刻线所在平面成θ角。

3、制作蚀刻狭缝。狭缝是一个二次锥面，宽度长度由凸面光栅掩模石英基片外形尺寸决定，只要大于基片外形尺寸即可。

4、狭缝的放置。狭缝到凸面光栅掩模石英基片的顶点的距离大于狭缝的上下圆弧线与凸面光栅掩模石英基片顶点的圆弧刻线有相同回转中心轴。

5、蚀刻凸面光栅。蚀刻区域为相对于角度的凸面光栅掩模圆弧面上的光栅刻线。蚀刻完成后由回转工作台旋转角度再进行第二次蚀刻，直到凸面光栅掩模的整个圆弧面全部蚀刻结束为止。

采用以上5个步骤就可以蚀刻出设计者需要的闪耀凸面光栅，并且闪耀角理论相对误差为0.1。

下面接合附图进行说明。本发明的具体步骤如下：