[发明专利]一种光束姿态调整系统

说明书

技术领域

本发明涉及光谱技术领域，具体涉及在扫描干涉曝光制作全息光栅的光路中的宏、微两级光束姿态调整系统。

背景技术

扫描干涉场曝光技术是制作全息光栅的一种方法，其采用小口径的激光束作为曝光光源。激光束在曝光过程中需要对光束指向姿态进行调节，以保证左右光束的重叠精度，传统静态全息光栅制作中，激光光束经过扩束后只有中间部分参与曝光，对干涉光束整体的重合程度要求较低，光束调节通常采用手工调节，而在扫描干涉场曝光系统中，毫米级尺寸的曝光光束整体参与曝光，光束指向精度直接影响制作出光栅掩膜的质量，人工调节精度显然难以满足要求。同时由于激光束自身存在的漂移特性，以及工作台振动、光学元件振动、外界环境扰动等因素引起的光束漂移抖动，导致光束指向精度在曝光过程中出现下降，影响制作出掩模的均匀性，质量变差。为了满足扫描曝光系统对于光束指向这两方面的要求，设计了宏动调整模块对光束指向进行精确定位调整，设计了微动调整模块对光束指向稳定性进行闭环控制，以达到扫描曝光制作光栅对光束指向精度与稳定性的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种光束姿态调整系统，用于对扫描干涉场曝光激光束的姿态进行宏、微两级调整，保证曝光激光束指向的精度与稳定性，以获取优质的全息光栅槽形。

本发明实施例中提供一种光束姿态调整系统，用于扫描曝光光路，其包括：光束宏动调整模块，所述光束宏动调整模块包括第一微动电机、第二微动电机、第三微动电机、第四微动电机、基准光栅、半透半反镜、第一平面反射镜、第一分束棱镜、宏动-位置解耦透镜、位置-CMOS、第二平面反射镜、宏动-角度解耦透镜以及角度-CMOS；光束微动调整模块，所述光束微动调整模块设于所述光束宏动调整模块上方，所述光束微动调整模块包括第一压电偏摆镜、第二压电偏摆镜、偏振分束棱镜、第二分束棱镜、第三平面反射镜、微动-角度解耦透镜、角度-PSD、微动-位置解耦透镜、位置-PSD以及第四平面反射镜；一光源激光器发出的激光束，首先进入所述光束微动调整模块进行微动姿态稳定，由所述光束微动调整模块调整后的出射光束再通过一分束光栅，所述分束光栅分束后的光束再进入所述光束宏动调整模块进行宏动姿态调整。

可选地，激光束进入所述光束微动调整模块进行微动姿态稳定时，首先经过所述第一压电偏摆镜与所述第二压电偏摆镜，然后通过所述偏振分束棱镜被分为s光与p光，p光经过所述第二分束棱镜被分为第一透射光束和第一反射光束，所述第一透射光束经过所述第三平面反射镜折返，通过所述微动-角度解耦透镜进入到所述角度-PSD，所述第一反射光束经过所述微动-位置解耦透镜进入到所述位置-PSD，s光经过所述第四平面反射镜折返至所述分束光栅后被分为左右两束的曝光光束。

可选地，还包括控制FPGA板卡用于光电信号转换，所述控制FPGA板卡包括一压电偏摆镜控制器；所述角度-PSD与所述控制FPGA板卡连接，所述位置-PSD与所述控制FPGA板卡连接，所述第一压电偏摆镜与所述压电偏摆镜控制器连接，所述第二压电偏摆镜与所述压电偏摆镜控制器连接；进入所述角度-PSD与所述位置-PSD的光束通过所述控制FPGA板卡进行光电信号转换，转换后的电信号传入所述压电偏摆镜控制器，所述压电偏摆镜控制器驱动所述第一压电偏摆镜与所述第二压电偏摆镜分别对光束的指向角度与方位进行稳定控制，实现光束指向闭环锁定。

可选地，左右两束的曝光光束进入所述光束宏动调整模块进行宏动姿态调整，右侧的曝光光束依次经过所述第二微动电机与所述第一微动电机后，再入射至所述基准光栅上，左侧曝光光束依次经过所述第三微动电机与所述第四微动电机后，再入射至所述基准光栅上，经过所述基准光栅后的光束，最后依次通过所述半透半反镜与所述第一平面反射镜后，入射至所述第一分束棱镜被分为第二透射光束和第二反射光束，第二透射光束经过所述第二平面反射镜折返后，通过所述宏动-角度解耦透镜进入到所述角度-CMOS，第二反射光束经过所述宏动-位置解耦透镜进入到所述位置-CMOS。

可选地，还包括工业控制机，所述角度-CMOS以及所述位置-CMOS通过USB连接至所述工业控制机，所述工业控制机通过以太网接口对所述第二微动电机、所述第一微动电机、所述第三微动电机与所述第四微动电机输出驱动信号，使得所述第一微动电机与所述第二微动电机分别对右侧的光束指向方位与角度进行精确调整，所述第三微动电机与所述第四微动电机分别对左侧的光束指向角度与方位进行精确调整。

可选地，所述半透半反镜设置在左侧的曝光光束入射到所述基准光栅的光路上。