[发明专利]偏振全息光栅的曝光系统及曝光方法

说明书

本申请公开了一种偏振全息光栅的曝光系统及曝光方法，曝光系统包括：光源，光源用于发射光线；第一相位延迟器，第一相位延迟器位于光源的传输路径上，光源发出的光线经过第一相位延迟器后形成具有第一偏振状态的第一圆偏振光；曝光样品，曝光样品位于第一相位延迟器远离光源的一侧，且曝光样品与第一相位延迟器呈夹角θ设置；第二相位延迟器，第二相位延迟器位于曝光样品远离光源的一侧；反射镜，反射镜位于第二相位延迟器远离光源的一侧。本申请利用光源发出的单束光线与其经过反射镜反射回的光线在曝光样品处形成干涉图案，实现偏振全息光栅的曝光，光路抗干扰能力强，便于制备光栅周期范围更广的偏振全息光栅。

技术领域

本申请涉及全息光栅技术领域，更具体地，涉及一种偏振全息光栅的曝光系统及曝光方法。

背景技术

目前，现有技术的偏振全息光栅曝光基本采用双光束曝光光路和马赫增德尔式曝光光路两种曝光形式。其中，双光束曝光光路是通过两束具有一定角度的平行光进行干涉，其主要适用于小周期(2μm以下)光栅曝光。并且双光束曝光光路存在每侧光臂过长，需要较大的空间以及稳定性较差的问题。马赫增德尔式曝光光路主要通过两个BS(beamsplitters，分光器)分束再合束，其中，第二个BS具有一定角度，从而使合束后的两束光产生一定角度后进行干涉。马赫增德尔式曝光光路适用于大周期(2μm以上)光栅曝光。对于小周期光栅曝光，两束光的干涉面积较小甚至没有，无法实现小周期全息光栅制备。

发明内容

本申请的一个目的是提供一种偏振全息光栅的曝光系统的新技术方案，至少能够解决现有技术中的偏振全息光栅曝光稳定性差，无法同时适用大小周期的光栅曝光。

根据本申请的第一方面，提供了一种偏振全息光栅的曝光系统，包括：光源，所述光源用于发射光线；第一相位延迟器，所述第一相位延迟器位于所述光源的传输路径上，所述光源发出的光线经过所述第一相位延迟器后形成具有第一偏振状态的第一圆偏振光；曝光样品，所述曝光样品位于所述第一相位延迟器远离所述光源的一侧，且所述曝光样品与所述第一相位延迟器呈夹角θ设置；第二相位延迟器，所述第二相位延迟器位于所述曝光样品远离所述光源的一侧；反射镜，所述反射镜位于所述第二相位延迟器远离所述光源的一侧；其中，所述第一圆偏振光经过所述第二相位延迟器后，射入所述反射镜，经过所述反射镜反射后的光线射入所述第二相位延迟器后形成具有第二偏振状态的第二圆偏振光，所述第二圆偏振光射入所述曝光样品，并与所述第一圆偏振光在所述曝光样品处形成干涉图案。

可选地，所述曝光样品上设有偏振光敏材料，所述偏振光敏材料用于记录所述干涉图案。

可选地，所述光源发出的光线为具有预设口径的平行光，所述曝光样品的截面为方形，所述预设口径的径向尺寸不小于所述曝光样品的截面长度。

可选地，所述第一相位延迟器和所述第二相位延迟器均为四分之一波片。

可选地，偏振全息光栅的曝光系统还包括：偏振片，所述偏振片位于所述光源的传输路径上，且所述偏振片设于所述光源与所述第一相位延迟器之间。

可选地，偏振全息光栅的曝光系统还包括：扩束器，所述扩束器位于所述光源的传输路径上，且所述扩束器设于所述光源和所述偏振片之间，所述扩束器用于将所述光源发出的光线扩束为具有预设口径的平行光。

可选地，所述第一圆偏振光射入所述曝光样品处的入射光场为E1，所述第二圆偏振光射入所述曝光样品处的反射光场为E2，所述第一圆偏振光和所述第二圆偏振光在所述曝光样品处的干涉光场为E，所述干涉光场由式(1)所示：

其中，λ为所述光源发出的光线的波长，i为虚数，i²为-1，θ为所述曝光样品与所述第一相位延迟器之间的夹角，x表示所述曝光样品的基板方向，z表示垂直于x方向的方向。

可选地，所述偏振光栅的光栅周期由(2)所示：