[实用新型]一种制备米量级光栅的扫描曝光装置

摘要

本新型属于信息光学领域，涉及一种制备米量级光栅的扫描曝光装置；为解决制作米级光栅曝光时间过长引起的时效性差以及环境不确定性导致扫描条纹对比度下降问题，采用干涉条纹扫描技术无缝连续拼接光栅；在扫描曝光过程中，运用多维条纹锁定技术，始终以扫描曝光过的潜像光栅的潜像条纹作为锁定条纹，直至扫描曝光结束；在移动曝光中实现了实时闭环的锁定第一曝光光束与第二曝光光束的相位差，条纹周期、以及第一曝光光束与第二曝光光束夹角，从而在一个扫描周期即可获得高质量的且受环境因素影响小的无缝拼接米级光栅；光束整形压缩柱面系统的使用有效增加了光束的利用率，同时保证光束的波面质量，大大缩短了米量级光栅的制备时间。

主权项

1.一种制备米量级光栅的扫描曝光装置，包括激光器、分束棱镜、半波片、第一光束转折系统、第二光束转折系统、第一声光调制器、第二声光调制器、安装在三维压电陶瓷平移台上的第一空间滤波器、第二空间滤波器、第一非球面准直透镜、第二非球面准直透镜、第一光束整形压缩柱面系统、第二光束整形压缩柱面系统、第一光闸、第二光闸、楔形衰减板、平行衰减板、第一光电探测器、光刻胶光栅基板、光刻胶边参考光栅基板、可移动曝光平台、自准直角度检测组元；所述的第一光束转折系统以及第二光束转折系统分别由至少一片反射镜组成用于改变光传播方向；所述的第一空间滤波器以及第二空间滤波器分别由会聚透镜和针孔滤波器组成用于将激光束调制成球面波；所述的自准直角度检测组元为一自准直光路，用于监测光刻胶光栅基板的姿态变化情况；由氦氖激光器、自准直扩束系统、第二光电探测器组成，氦氖激光器发出的光束垂直入射至光刻胶光栅基板上，被光刻胶光栅基板反射的光束入射至第二光电探测器；所述的光刻胶光栅基板为矩形，以光刻胶光栅基板的长边方向为x轴，以光刻胶光栅基板的短边方向为y轴，光刻胶光栅基板的涂有光刻胶一面的外法线方向为z轴正方向；所述的x轴、y轴、z轴构成的坐标系满足右手螺旋；所述的光刻胶光栅基板与光刻胶边参考光栅基板沿x轴方向拼接并且都固定在可移动曝光平台上；光刻胶边参考光栅基板位于光刻胶光栅基板x轴正方向一侧；激光器发出的光经过分束棱镜分成两束光，透射光做为第一束光经过半波片、第一光束转折系统，再经第一声光调制器，进入第一空间滤波器，然后经过第一非球面准直透镜，扩束成全口径平行光，经过第一光束整形柱面压缩系统，沿y轴方向的光束尺寸保持不变，沿x轴方向的光束尺寸压缩至原来的1/6‑1/4；被第一光束整形柱面压缩系统压缩后的光一部分经过第一光闸，另一部分经过楔形衰减板；经过楔形衰减板的光束称为第一监测光束，经过第一光闸的光束称为第一曝光光束，第一监测光束与第一曝光光束的截面宽度一致，最后都投射到光刻胶光栅基板上；反射光作为第二束光经过第二光束转折系统，进入第二声光调制器，经过第二空间滤波器，然后经过第二非球面准直透镜，扩束成全口径平行光，经过第二光束整形柱面压缩系统，沿y轴方向的光束尺寸保持不变，沿x轴方向的光束尺寸压缩至原来的1/6‑1/4，被第二光束整形柱面压缩系统压缩后的光一部分经过第二光闸，另一部分经过平行衰减板；经过平行衰减板的光束称为第二监测光束，经过第二光闸的光束称为第二曝光光束，第二监测光束与第二曝光光束的截面宽度一致，最后都投射到光刻胶光栅基板上；第一监测光束投射到光刻胶光栅基板的0级反射光投射到平行衰减板上，折入第一光电探测器；第二监测光束投射到光刻胶光栅基板的‑1级反射衍射光沿原路投射到平行衰减板上，最后折入第一光电探测器；所述第一光电探测器采集到的条纹中的相位信息反馈至第一声光调制器、第二声光调制器；第一光电探测器采集到的条纹中的周期信息反馈至安装有第一空间滤波器的三维压电陶瓷平移台上；第一声光调制器与第二声光调制器分别控制第一曝光光束与第二曝光光束使其相位差恒定；三维压电陶瓷平移台控制采集到的条纹周期恒定；所述第二光电探测器采集到的光斑信息反馈至安装有第一空间滤波器的三维压电陶瓷平移台上，三维压电陶瓷平移台控制第一曝光光束与第二曝光光束夹角保持恒定。