[发明专利]一种彩色全息波导光栅制备过程中曝光参数的计算方法

权利要求书

1.一种彩色全息波导光栅制备过程中曝光参数的计算方法，其特征在于，包括光栅周期Λ、光栅条纹倾角参考光角度θ₁、物光角度θ₂、参考光进入感光材料内部的透过率T₁、物光进入感光材料内部的透过率T₂和曝光时间t的计算，包括如下步骤：

(1)设定记录光包括参考光和物光，再现光为满足所制备全息波导光栅布拉格衍射条件的入射光束和衍射光束，根据感光材料折射率n、再现光入射角度θ_inc、衍射角度θ_diff和再现光波长λ_recon，通过布拉格公式以及平面几何关系，计算得到光栅周期Λ、光栅条纹倾角计算过程如下：

式中，再现光与光栅表面入射夹角θ’_inc＝θ_inc，衍射夹角

(2)根据步骤(1)得到的光栅条纹倾角光栅周期Λ和记录光波长λ_rec，通过布拉格公式和k矢量圆方法，计算参考光角度θ₁和物光角度θ₂，计算过程如下：

式中，n为感光材料折射率，两束记录光与光栅条纹之间的夹角θ计算表达式如下：

式中，θ′₁为参考光在感光材料内部的记录角度，θ′₂为物光在感光材料内部的记录角度，计算表达式如下：

参考光与条纹夹角与物光与条纹夹角相同；

(3)根据菲涅尔定律、参考光角度θ₁和物光角度θ₂，推导出参考光进入感光材料内部的透过率T₁和物光进入感光材料内部的透过率T₂，满足如下记录光透过率计算公式：

式中，T_||表示透过率的平行分量，T_⊥表示透过率的垂直分量；A_||表示光强平行分量，A_⊥表示光强垂直分量；

(4)根据感光材料的光敏特性计算出曝光时间t。

2.根据权利要求1所述的彩色全息波导光栅制备过程中曝光参数的计算方法，其特征在于，步骤(1)中记录光的平行分量与垂直分量大小相等；记录光透过率计算公式中的θ_t和θ_i由参考光和物光记录角度决定，且需考虑加棱镜的情况。

3.根据权利要求2所述的彩色全息波导光栅制备过程中曝光参数的计算方法，其特征在于，所述方法在计算波导耦合光栅曝光参数时，当参考光记录角度或者物光记录角度小于时，不需要加棱镜，且得在空气中的记录角度为θ＝arcsin(nsinθ′)；当参考光或物光记录角度大于时，需要加棱镜，保证进入感光材料的入射角度超过感光材料的全反射角。

4.根据权利要求1所述的彩色全息波导光栅制备过程中曝光参数的计算方法，其特征在于，所述方法在制备彩色体全息光栅的曝光参数中的约束条件包括如下两个方面：

(a)当记录光波长小于或等于再现光波长时，仅考虑波导内部全反射情况，无约束条件；

(b)当记录光波长大于再现光波长时，仅可设计满足情况下的光栅参数的曝光过程。

5.根据权利要求1所述的彩色全息波导光栅制备过程中曝光参数的计算方法，其特征在于，所述方法在制备彩色全息波导光栅中，通过参考光记录角度θ₁、物光记录角度θ₂调节双光束干涉曝光角度，通过参考光进入感光材料内部的透过率T₁和物光进入感光材料内部的透过率T₂调节参考光和物光单位面积内的光束能量，以制备全息体光栅。