[发明专利]一种全息干涉记录手段制备小占宽比全息光栅的方法

说明书

本发明公开了一种采用全息干涉记录手段进行二次曝光制备小占宽比全息光栅的新方法。其步骤为：用两相干平行光对记录材料进行第一次曝光，然后在不改变记录光束的情况下，用步进电机调整记录材料位置，进行第二次曝光，二次曝光完成后进行显影。该方法比离子刻蚀方法更易实现，只比一般全息光栅的制备过程多一次记录材料的移动和曝光过程，可以利用原有制备一般全息光栅的设备进行二次曝光制备小占宽比全息光栅。与已有的方法比，所增加的曝光工序较简单，不仅对制备材料没有特殊要求，而且不需要额外的设备和特殊元件。这种方法制备过程简单，制备速度快，且制备成本低。

技术领域

本发明涉及一种采用全息干涉记录手段进行二次曝光制备小占宽比全息光栅的新方法。

背景技术

与刻划光栅相比，全息光栅具有能消除鬼线，降低杂散光，分辨率高，适用光谱范围宽，生产效率高等优点。全息光栅的占宽比(线宽与周期之比)是全息光栅中一项重要参数，全息光栅占宽比不同，全息光栅的衍射效率等性质也不同。然而采用全息干涉记录手段的方式制备全息光栅，占宽比一般只能控制在0.2～0.6范围之间。原因在于：利用全息干涉记录手段方法在制备全息光栅的过程中，随着曝光时间的增加，全息光栅的占宽比随之减小，这个过程也会导致光栅槽型地不断变化，由于干涉条纹的暗条纹中心和两边的曝光量不同，随着曝光时间的增加，光栅的波峰变得越来越窄(即光栅的线宽越来越小)，光栅周期不变的情况下，光栅的占宽比也就随之越来越小；而当使得占宽比(线宽与周期之比)小于0.2时，全息光栅沟槽将发生坍塌，光栅形貌无法保留。因此传统的全息干涉记录手段方法制备的全息光栅很难得到小于0.2占宽比的全息光栅。目前，为了得到小占宽比的光栅，已有的方法有离子束刻蚀法、利用导波耦合角度法等，但是，离子束刻蚀法需要增加额外的设备，大大增加了制备成本；利用导波耦合角度实时控制光刻胶版光栅掩模的占宽比的方法，制备工艺复杂，不易于实现。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种更简单快速、更容易实现、成本低的用全息干涉记录手段制备小占宽比全息光栅的方法。

一种全息干涉记录手段制备小占宽比全息光栅的方法，包括下述步骤：

S1：用两入射的相干平行光对记录材料进行第一次曝光，入射角θ由下式确定：2sinθ＝λ/d，其中λ为记录光源的激光波长，d为光栅周期，所述记录材料为可形成浮雕状干涉条纹的记录干版，所述记录光源的波长为记录干版敏感的激光波长；

S2：在不改变记录光束的前提下，利用步进电机调整记录材料的位置，移动的距离由所需要得到的全息光栅占宽比决定；

S3：调整完成之后进行第二次曝光；

S4：两次曝光完成后进行显影，即得到所需的小占宽比全息光栅。

所述利用步进电机调整记录材料的位置，包括利用步进电机水平移动记录材料的位置或垂直移动记录材料的位置，如果利用步进电机水平移动记录材料的位置，所述占宽比与记录材料水平移动距离之间的关系是：其中σ1是第一次曝光后的占宽比，L1是第一次曝光后的线宽，d1是第一次曝光后的光栅周期，σ2是第二次曝光后的占宽比，L2是第二次曝光后的线宽，d2是第二次曝光后的光栅周期，D是记录材料水平移动距离；如果利用步进电机垂直移动记录材料的位置，所述占宽比与记录材料水平移动距离之间的关系是：其中σ1是第一次曝光后的占宽比，L1是第一次曝光后的线宽，d1是第一次曝光后的光栅周期，σ2是第二次曝光后的占宽比，L2是第二次曝光后的线宽，d2是第二次曝光后的光栅周期，D是记录材料水平移动距离。

所述的可形成浮雕状干涉条纹的记录干版可选用为光致抗蚀剂干版(简称光刻胶版)。

所述记录光源的波长为记录干版敏感的激光波长，如对于光刻胶版，可用He-Cd激光器的442nm波长或者Ar⁺激光器的458nm波长等。

在小占宽比全息光栅制成后，若要减少透射光以增加衍射效率，可在光栅表面镀一层反射膜。