[发明专利]一种平面全息光栅扫描曝光装置

说明书

本发明提供的平面全息光栅扫描曝光装置，包括光源激光、准直系统、干涉图样生成单元、用于承载干涉图样生成单元的X向运动工作台、Y向运动工作台及控制器，干涉图样生成单元生成的两束相干光束分别是第一相干光束和第二相干光束，所述第一相干光束和所述第二相干光束在所述Y向运动工作台上相交形成干涉图样，在所述控制器的控制下，所述X向运动工作台沿X向进行步进运动，所述Y向运动工作台沿Y向进行往复运动，可以利用毫米级干涉图样进行平面全息光栅的扫描曝光，避免了传统平面全息光栅曝光装置中，大口径光学元件上的瑕疵对光栅制作的影响，且可以对曝光过程中的扰动进行扫描均化，系统组成较为简单、成本较低、对环境要求较低。

技术领域

本发明涉及全息光栅制作领域，特别涉及一种平面全息光栅扫描曝光装置。

背景技术

平面全息光栅的制作具体过程是在光学稳定的平玻璃基底上涂上一层给定型厚度的光致抗蚀剂或其他光敏材料的涂层。由激光器形成两束相干光束，使其在涂层上产生一系列均匀的干涉条纹，则光敏物质被感光。然后用特种溶剂溶蚀掉被感光部分，即在蚀层上获得干涉条纹的全息像。所制得为透射式衍射光栅；如在玻璃坯表面镀一层铝反射膜后，可制成反射式衍射光栅。这种方法制造的光栅线槽密度高，划面宽度大。全息光栅没有鬼线，杂散光小，可消除机刻光栅的固有缺点，其实际分辨本领可达理论分辨本领的80％～100％。

曝光过程是全息光栅制作过程中最为重要的工艺环节之一，传统的静态平面全息光栅曝光装置主要分为分振幅型和分波前型两种类型。静态曝光装置的光学元件均固定于静止的光学平台上，为保证光栅基底有效面积的曝光，干涉场的尺寸需大于光栅基底尺寸，因此静态平面全息光栅曝光系统中将包含大口径的准直透镜或洛埃镜，大口径光学元件上的瑕疵将直接记录于光栅基底上且外部环境变化将影响静态全息光栅曝光装置的曝光对比度。

美国麻省理工学院曾提出毫米级口径的扫描干涉场曝光装置，该装置中采用小口径的光学元件，有效避免了大口径光学元件的瑕疵。且在扫描过程中，由于外部环境引起的条纹相位变化，在扫描运动过程中可以得到有效均化。但该系统基于外差相位测量方法，采用二维运动工作台承载光栅基底进行二维运动，由激光干涉仪进行工作台位移的精密测量，实现反馈控制。系统组成复杂，成本高昂，且干涉仪的使用对环境控制的要求很高。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种平面全息光栅扫描曝光装置，可以利用干涉图样进行平面全息光栅的扫描曝光，避免了传统平面全息光栅曝光装置中，大口径光学元件上的瑕疵对光栅制作的影响，且可以对曝光过程中的扰动进行扫描均化，系统组成较为简单、成本较低、对环境要求较低。

本发明实施例中提供的平面全息光栅扫描曝光装置，包括光源激光、准直系统、干涉图样生成单元、用于承载所述干涉图样生成单元的X向运动工作台、Y向运动工作台及控制器，所述干涉图样生成单元生成的两束相干光束分别是第一相干光束和第二相干光束，所述第一相干光束和所述第二相干光束在所述Y向运动工作台上相交形成干涉图样，在所述控制器的控制下，所述X向运动工作台沿X向进行步进运动，所述Y向运动工作台沿Y向进行往复运动。

可选地，所述干涉图样生成单元包括分束棱镜、第一平面反射镜、第二平面反射镜、角镜、压电陶瓷、第三平面反射镜以及光电探测器，所述角镜安装在所述压电陶瓷上，所述控制器分别与所述压电陶瓷和所述光电探测器电性连接，所述光源激光经过准直系统后形成平面波，所述平面波经过分束棱镜形成第一相干光束和第二相干光束，所述第一相干光束依次经过所述第一平面反射镜以及所述第二平面反射镜照射在所述Y向运动工作台，所述第二相干光束依次经过所述角镜、所述第三平面反射镜照射在所述Y向运动工作台。

可选地，所述干涉图样生成单元还包括分光片，本次扫描干涉图样与已经扫描形成的潜像光栅之间存在重叠，所述第一相干光束经过潜像光栅形成的一级衍射光和所述第二相干光束的反射光经过所述分光片后形成莫尔条纹，所述光电探测器接收所述莫尔条纹并将光强变化输出至所述控制器，所述控制器根据所述光强变化驱动所述压电陶瓷带动所述角镜产生位移直至所述干涉图样的干涉条纹相位匹配。