[发明专利]在扫描曝光光路中精确调整干涉条纹方向的方法

说明书

技术领域

本发明涉及光谱技术领域，具体涉及的一种在扫描干涉曝光制作全息光栅的光路中精确调整干涉条纹方向的方法。

背景技术

制造全息光栅的方法主要有以下两种：一种是静态干涉场曝光方式，即两束平面高斯光束相叠加形成直线状干涉条纹，干涉场与光栅基底始终保持静止，一次曝光将干涉条纹记录于光刻胶上。另一种是扫描干涉场曝光方式，从激光器出射的光入射至直立放置的光学承载机构上，光束沿竖直面进行传播，分束后的两束小口径的高斯光束在光栅基底表面相干形成干涉条纹，如图1所示，通过精密工作台的二维运动将干涉条纹记录于光刻胶上。图2为通过扫描方式在整个光栅基底上曝光的原理示意图。干涉场1沿Y方向扫描曝光形成光栅刻线2，沿X方向步进最终在整个光栅基底上曝光。

在扫描曝光方式中，系统需沿Y扫描形成连续的刻线，而系统在实际工作中，扫描方向与干涉条纹方向并不能做到完全平行，二者会有一定的夹角θ，如图3所示，从图中可以看出，干涉条纹与扫描方向间存在的夹角，会降低曝光的对比度，使刻线线宽增大，夹角太大还会将刻线抹去。因此，为减小夹角对干涉条纹的影响，必须精确调整干涉条纹方向，使其与扫描方向的夹角达到微弧度量级。但干涉场具有尺寸小、干涉条纹密等特点，无法对干涉条纹方向进行直接精确测量和调整。

发明内容

本发明为解决在现有的扫描曝光光路中，由于扫描方向与干涉条纹方向不完全平行，且存在一定的夹角，导致降低曝光的对比度，刻线线宽增大以及夹角太大会将光栅刻线抹去的问题，提供一种在扫描曝光光路中精确调整干涉条纹方向的方法。

在扫描曝光光路中精确调整干涉条纹方向的方法，该方法由以下步骤实现：

步骤一、将基准光栅和光栅基底放置于二维运动工作台上，基准光栅表面与光栅基底表面位于同一平面内。

步骤二、配备扫描曝光光路；调整曝光光路中的两路曝光光束，使两路曝光光束在光栅基底表面形成干涉场；

步骤三、移动二维运动工作台，使步骤二中形成的干涉场位于基准光栅上，并调整两路曝光光束在基准光栅表面重合且均满足自准直条件；

步骤四、沿扫描方向移动二维工作台，并根据CCD上的干涉图变化调整基准光栅的方向；调整曝光光路，使两路光束在位置和角度分别在位置PSD和角度PSD上重合，实现基准光栅的刻线方向与二维工作台扫描方向平行。

本发明工作原理说明：根据光栅相位移动定理，基准光栅沿垂直于刻线方向的位移分量会使左侧光束的-1级衍射光产生相移，从而使CCD上接收的干涉图样发生明暗变化。调节基准光栅刻线方向，使得沿扫描方向移动工作台时CCD观察到的干涉图样不发生明暗变化，即说明基准光栅沿垂直于刻线方向的位移分量接近于0，即基准光栅刻线方向与扫描方向一致。角度PSD放置于角度解耦透镜的后焦面上，角度PSD上探测到的位置信息反映了左侧光束的-1级衍射光和右侧光束0级反射光的角度信息。位置PSD置于位置解耦透镜后方，且与基准光栅表面互为共轭面，则位置PSD探测到的位置信息反应了右侧曝光光束和左侧曝光光束入射到基准光栅表面时的位置信息。步骤五中的调节使得左侧光束的-1级衍射光和右侧光束0级反射光重合，根据光栅衍射的基本原理，可知右侧曝光光束和左侧曝光光束间相叠加产生的干涉条纹方向与基准光栅的刻线方向一致，从而使欲曝光的干涉条纹与工作台扫描方向一致。

本发明的有益效果：本发明提出了一种高精度调整干涉条纹方向的方法，可以将干涉条纹方向与工作台的扫描方向的夹角调整至微弧度量级。采用此方法，使无法直接探测的干涉条纹方向的调整转换为基准光栅和光束角度及位置的调整，为扫描干涉场曝光系统在扫描过程中的对比度提供了保证，对扫描曝光全息光栅的制作具有较大的实际意义。

附图说明

图1为现有的扫描曝光光束示意图；

图2为现有扫描曝光光路中通过扫描方式在整个光栅基底上曝光的原理示意图；

图3为现有扫描曝光光路中干涉条纹方向与扫描方向有一定夹角时扫描曝光形成的刻线示意图；

图4为本发明所述的一种在扫描曝光光路中精确调整干涉条纹方向的方法中二维运动工作台俯视图。

图5为本发明所述的一种在扫描曝光光路中精确调整干涉条纹方向的方法中扫描曝光光路和干涉条纹方向调整结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图4和图5说明本实施方式，一种在扫描曝光光路中精确调整干涉条纹方向的方法，该方法由以下步骤实现：