[发明专利]大尺寸平面衍射光栅的复制拼接方法

说明书

技术领域

本发明涉及衍射光栅制作技术领域，具体涉及一种大尺寸平面衍射光栅的复制拼接方法。

背景技术

大尺寸平面衍射光栅是用于天文光谱分析、激光惯性约束核聚变等领域的重要光学元件，使用其可以有效提高天文望远镜系统的分辨率和信噪比，并且可以提高激光惯性约束核聚变系统的激光输出能量和功率。

大尺寸平面衍射光栅制作一般采用两种方法：机械刻划法和全息曝光离子束刻蚀法。其中，机械刻划法，制作大面积光栅，对光栅刻划机的运行精度及外界环境条件变化要求极高，且光栅母版刻划周期较长，如刻划一个600line/mm、且面积为1000mm×1000mm的光栅，需要大约两个月的时间。

全息曝光离子束刻蚀法，若直接进行米级尺寸光栅的整块曝光刻蚀，无论匀胶、曝光、刻蚀都需要突破较难的制作工艺。而新的全息光栅曝光方法，扫描光束干涉法，理论上能制作任意尺寸的光栅，但目前成品光栅尚存在衍射效率不均匀、衍射波前不理想、杂质点多等问题，且价格极其昂贵。

与此同时，利用拼接法解决大尺寸光栅的制作问题，与直接制作整块大光栅相比，小光栅的制作技术相对成熟、并且容易获得高射效率和更好的衍射波前质量，且多块小光栅的成本也远比一块大光栅低得多。

光栅拼接方法主要有机械拼接法和曝光拼接法。机械拼接法的问题，在光栅使用时需要一直用机械架固定，增加使用难度，需要重复和持续的使用高精度的控制调整技术，对支架稳定性要求较高。曝光拼接法较复杂，位相和姿态控制精度要求较高，每次曝光时的调整与锁定系统之间会存在漂移误差。

发明内容

本发明为解决现有光栅拼接方法需要重复和持续采用高精度控制调整技术，对支架稳定性要求高，并且采用曝光方法时存在调整与锁定系统之间存在漂移误差等问题，提供一种大尺寸平面衍射光栅的复制拼接方法。

大尺寸平面衍射光栅的复制拼接方法，该方法由以下步骤实现：

步骤一、采用一块光栅母版，在光栅毛坯的相邻区域分时复制两次；

步骤二、在步骤一中所述的光栅毛坯的左侧区域复制第一块光栅，所述在第一块光栅复制中利用环氧树脂胶为粘合剂，所述环氧树脂胶固化后，分离第一块光栅复制中的所述光栅毛坯和光栅母版，在所述光栅毛坯的左侧区域形成第一块复制光栅；

步骤三、在与所述光栅毛坯左侧区域相邻的右侧区域复制第二块光栅，第二块光栅复制中检测第二块复制光栅和第一块复制光栅存在的拼接误差，调整拼接误差及环氧树脂胶固化后，分离第二块光栅复制中的所述光栅母版和光栅毛坯，在所述光栅毛坯的右侧区域形成第二块复制光栅；

上述步骤三中，通过误差检测系统，检测第二块复制光栅和第一块复制光栅存在的拼接误差；所述误差检测系统检测第二块复制光栅相对于第一块复制光栅存在的两维拼接误差。

本发明的有益效果：本发明所述的光栅复制拼接方法中光栅在使用过程中不需要多维机械调整架实时调整光栅姿态，具有长期保存性；拼接过程中只需要检测存在的两维拼接误差，降低检测和调整的难度，有利于大尺寸平面光栅制作的工程化。本发明所述的方法成本低，易于实现。

附图说明

图1为本发明所述的大尺寸平面衍射光栅的复制拼接方法的拼接误差俯视图；

图2为本发明所述的大尺寸平面衍射光栅的复制拼接方法中光栅复制拼接第一次复制的示意图；

图3为本发明所述的大尺寸平面衍射光栅的复制拼接方法中光栅复制拼接第二次复制的示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1至图3说明本实施方式，大尺寸平面衍射光栅的复制拼接方法，包括步骤，

S1、利用一块光栅母版2，在光栅毛坯3的相邻区域分时复制两次；

S2、在所述光栅毛坯3的左侧区域复制第一块光栅，第一块光栅复制中利用环氧树脂胶为粘合剂，所述环氧树脂胶固化后，分离第一块光栅复制中的所述光栅毛坯3和光栅母版2，从而在所述光栅毛坯3的左侧区域形成第一块复制光栅4；

S3、在与所述光栅毛坯3左侧区域相邻的右侧区域复制第二块光栅，第二块光栅复制中检测第二块光栅复制和第一块复制光栅存在的拼接误差，调整拼接误差及环氧树脂胶固化后，分离第二块光栅复制中的所述光栅母版2和光栅毛坯3，从而在所述光栅毛坯3的右侧区域形成第二块复制光栅5；

其中，步骤S3中，通过拼接误差检测系统，检测第二块复制光栅5和第一块复制光栅4存在的拼接误差；所述误差检测系统检测第二块复制光栅5相对于第一块复制光栅4存在的两维拼接误差。