[发明专利]一种全息光栅的制备系统和方法

说明书

本发明公开了一种全息光栅的制备系统和方法，包括：光源和全息材料；扩束装置，设置在光源和全息材料之间的光路上，用于将经过的光束进行扩束；分光装置，用于将光源发射的源光束分成第一分光光束和第二分光光束；第一反光设备和第二反光设备，分别用于将第一分光光束和第二分光光束反射至所述全息材料；移动挡板，设置在扩束装置和全息材料之间，移动挡板按预设参数移动改变所述第一分光光束和所述第二分光光束射向所述全息材料的光束的横截面积；控制系统，用于控制移动挡板按预设参数移动；全息材料，用于被第一分光光束和第二分光光束形成的干涉条纹曝光，形成全息光栅。本发明可制得衍射效率变化的高品质全息光栅。

技术领域

本发明属于全息光栅领域，具体地说涉及一种全息光栅的制备系统和方法。

背景技术

全息波导指的是在一块平整的透明平板介质上依附有多块全息光栅，全息光栅按作用可分为三类：耦合输入光栅、折叠光栅和耦合输出光栅。耦合输入全息光栅的作用是将光机发出的光线耦合进入波导基底中，在波导基底中以大于全反射角度传播，到达折叠光栅后，一部分光线改变传播角度，另一部分光线继续向原来方向传播，改变角度的光线传向耦合输出光栅，耦合输出光栅将光线从波导中输出，投向人眼。

波导上的全息光栅是全息材料经过两束相干激光曝光后形成的，没有优化的全息光栅的效率是均一的，这就导致耦合输出光栅上按传播方向先输出的光强最强，到后面的光强越来越弱，使得输出光强分布严重不均匀，如图1所示，可以看到亮度由下到上逐渐减弱。为了使输出光栅上的光强均匀，需要耦合输出光栅以及折叠光栅的效率在光线传播方向上越来越强，耦合输入光栅的效率越高越好，不需要变衍射效率。

目前要实现衍射效率沿某一方向递增的常用方法有两种，一种是控制全息光栅的厚度沿一个方向逐渐变化，通常是使用间隔子来实现，这种方法会导致波导两个表面的不平行，图像分辨率会下降，而且在耦合输出光栅的衍射效率沿传播方向递增而耦合输入光栅不需要变衍射效率的情况下，全息波导设计复杂、制备困难；另一种是在制备全息光栅的光路中添加透过率沿某一方向逐渐变化的衰减片，通过控制光栅上不同区域的曝光光强来实现不同区域的效率不同，但是由于衰减片的自干涉，如图2所示，一束激光照射在衰减片上后，透过衰减片后光线传输方向与原照射方向相同(实线部分)，在衰减片发生反射后再次输出(虚线部分)，虚实两束光束为相干光，会在重叠区域发生干涉，从而形成干涉图案，影响到全息光栅的效率，而且在制备不同尺寸的全息光栅时，衰减片的尺寸需要改变，同时衰减片上的各部分衰减度需要重新做，灵活性非常低。

发明内容

针对上述问题，本发明设计了一种全息光栅的制备系统和方法。

本发明提供的全息光栅的制备系统，包括：光源和全息材料；扩束装置，设置在所述光源和所述全息材料之间的光路上，用于将经过的光束进行扩束；分光装置，用于将所述光源发射的源光束分成第一分光光束和第二分光光束；第一反光设备和第二反光设备，分别用于将所述第一分光光束和第二分光光束反射至所述全息材料；移动挡板，设置在所述扩束装置和所述全息材料之间，所述移动挡板按预设参数移动改变所述第一分光光束和所述第二分光光束射向所述全息材料的光束的横截面积；控制系统，用于控制所述移动挡板按预设参数移动；所述全息材料，用于被所述第一分光光束和第二分光光束形成的干涉条纹曝光，形成全息光栅。

与现有技术相比，本技术方案摒弃衰减片，不再通过改变全息材料的曝光光强来改变全息光栅的衍射效率，而是通过改变全息材料不同区域的曝光时间来达到全息光栅各区域内效率不同的目的，本技术方案设置移动挡板，通过控制系统控制移动挡板按预设参数移动，使得射向全息材料的第一分光光束和第二分光光束的横截面积按要求变化，则第一分光光束和第二分光光束在全息材料上形成干涉条纹的区域也按要求变化，以达到控制全息材料不同区域的曝光时间的目的，制得衍射效率按照需求分布的全息光栅。本技术方案可以避免衰减片的自干涉影响，而且操作时控制系统和移动挡板均不与光学平台接触，可以避免移动带来的震动对全息干涉的影响，得到高品质的全息光栅，还可以适应不同尺寸全息光栅的制备需求，灵活性较高。