CN101430395A - 一种全息光栅制作中曝光量的实时监测装置 - Google Patents

Abstract

一种全息光栅制作中曝光量的实时监测装置，属于光谱技术领域中涉及的实时监测曝光量装置。要解决的技术问题是提供一种全息光栅制作中曝光量实时监测装置。技术方案包括光栅基底、潜像光栅、记录光束、干涉场、光电接收器、记录激光器、平面反射镜、空间滤波器、准直反射镜、调整反射镜、监测激光器、数据处理系统和显示器；将涂有光致抗蚀剂的光栅基底放置在干涉场内被曝光后在表面形成潜像光栅，监测激光器照射在潜像光栅上，在衍射光方向放置光电接收器，经过数据处理系统后传到显示器上，曝光量可从显示器上的衍射光强弱变化得出；该装置可以快速、精确地控制全息光栅曝光量，准确地确定曝光截止点，为全息光栅曝光工艺提供依据。

Description

一种全息光栅制作中曝光量的实时监测装置

技术领域

本发明属于光谱技术领域中涉及的一种全息光栅制作中曝光量的实时监测装置。

背景技术

在全息光栅制作工艺中，曝光量是需要控制的重要工艺参数之一，曝光不足或过曝光都不能得到理想的光栅槽形。传统方法是使用固定的曝光时间，通过制作大量样片，对曝光量进行反复修正，总结出最佳工艺参数，然后把经验值用于后续曝光中。由于影响全息光栅质量的工艺条件很多，所以这种研究方法实验工作量大、周期长，最终还得不到质量好的全息光栅。与本发明最为接近的已有技术是中国专利号为CN1450426的专利提出一种全息光栅制作中的实时潜像自监测用的监测装置，如图1所示，第一束记录光I_l和第二束记录光I_r的交汇区域形成了干涉场，将涂有光致刻蚀剂的光栅基底G放置在干涉场内进行曝光，在光栅基底G表面形成潜像光栅，当第一束记录光I_l和第二束记录光I_r照射在潜像光栅上形成衍射光束，对任意级次的潜像自衍射I_r2和I_l1的传播方向上加上一个准直透镜1和一个光电倍增管2，光电倍增管2的接收面位于准直透镜1的焦面上，光电倍增管2对会聚光的能量进行探测，然后将信号传给记录仪3即可实现对潜像进行实时自监测。该专利中的监测装置是将记录光作为监测光照射在潜像光栅上，利用光电倍增管接收衍射光进行实时监测，虽然该监测装置不需要外加监测光源而使监测系统变得简单，但是由于潜像光栅的衍射光能量非常弱，光路中存在源于记录光的杂散光，这部分光能量要比潜像光栅的衍射光强而引起背景光过强，所以实际操作非常不便，光电倍增管接收潜像光栅的衍射光非常困难。

发明内容

为了克服上述已有技术存在的缺陷，本发明目的在于建立一种简便可行的能够精确控制全息光栅曝光量的实时监测装置。

本发明要解决的技术问题是：提供一种全息光栅制作中曝光量的实时监测装置。解决技术问题的技术方案如图2所示，包括记录激光器11、平面反射镜12、空间滤波器13、准直反射镜14、第一调整反射镜15、第二调整反射镜16、光栅基底20、监测激光器21、光栅基底上形成的潜像光栅22、光电接收器23、数据处理系统24和显示器25；在记录激光器11的激光束传播方向的光轴上置有平面反射镜12，平面反射镜12与光轴成45°角安装，在平面反射镜12的反射光的光路上置有空间滤波器13，经过空间滤波器13后形成球面波，在球面波传播方向放置准直反射镜14，并且准直反射镜14的焦点位置位于球面波波源点，球面波波源点的位置在空间滤波器13的出口处，这样激光束经准直反射镜14后变为准直光束，在准直光束区域放置第一调整反射镜15和第二调整反射镜16，该准直光束经过第一调整反射镜15和第二调整反射镜16反射后分别变为第一束记录光17和第二束记录光18，这两束记录光的交汇区域形成了干涉场19，在干涉场19内放置光栅基底20，光栅基底20的位置就是全息光栅的曝光位置，将涂有光致抗蚀剂的光栅基底20置入干涉场19内光栅基底20的位置，当涂有光致抗蚀剂的光栅基底20在干涉场19中被曝光后，在光栅基底20表面形成潜像光栅22；监测激光器21的激光束照射在潜像光栅22上，在潜像光栅22的衍射光传播方向放置光电接收器23，接收到衍射光，并且光电接收器23只对监测光波长敏感而对记录光波长不敏感，光电接收器23与数据处理系统24用导线连接，光电接收器23接收到的信号经过导线传到数据处理系统24，数据处理系统24的输出端与显示器25用导线连接，将经过数据处理系统24处理后的信号传到显示器25上，得到显示衍射光的强弱变化曲线，利用该装置监测全息光栅的曝光量，曝光量可以从显示器25上显示的衍射光的强弱变化得出；观察显示器25中记录的潜像光栅衍射光能量变化曲线，如图4所示，当全程曝光量实时监测曲线达到全局最大值位置时停止曝光。

本发明工作原理说明：在光栅基底上涂有光致抗蚀剂，在干涉场中被曝光，在曝光过程中用监测激光器的激光束照射潜像光栅，在潜像光栅的衍射光传播方向上置有光电倍增管，接收衍射光并将光信号变为电信号，经过导线传给数据处理系统，经数据处理后通过导线传给显示器，在显示器上显示曝光量实时监测曲线。因为该装置是曝光全程监测，根据全程曝光曲线的变化确定曝光截止点，根据曲线走势当曝光量实时监测曲线达到全局最大值时确定为曝光截止点，在曝光截止点处停止曝光。

本发明的积极效果：在全息光栅制作中，使用曝光量实时监测装置可以快速、精确地控制全息光栅曝光量，进而准确地确定最佳的曝光截止点，为全息光栅曝光工艺提供科学的理论指导和实验依据。

附图说明

图1是已有技术中国专利号为CN1450426的专利中提供的实时潜像自监测装置结构示意图；

图2是本发明的全息光栅制作中曝光量实时监测装置结构示意图；

图3是曝光量实时监测曲线示意图，横坐标表示曝光时间，纵坐标表示潜像光栅衍射光归一化能量；

图4是本发明中数据处理系统原理框图。

具体实施方式

本发明按图2所示的技术方案实施，其中，记录激光器11采用氪离子激光器，波长为413.1nm，平面反射镜12为玻璃基底镀铝反射镜，空间滤波器13由显微物镜和针孔组成，准直反射镜14采用K9玻璃基底镀铝膜，口径为ф320mm、焦距f为1200mm，第一调整反射镜15和第二调整反射镜16为玻璃基底镀铝反射镜，口径为160mm×110mm，制作的光栅基底20采用K9光学玻璃，K9光学玻璃上涂敷的光致抗蚀剂为日本Shipley公司生产的S1805型，监测激光器21采用He-Ne激光器，波长为632.8nm，潜像光栅22由光致抗蚀剂被曝光后形成，光电接收器23采用光电倍增管，并且该光电倍增管只对监测光632.8nm波长敏感而对记录光413.1nm波长不敏感，数据处理系统24如图4所示，包括前置放大器、输出调零放大器、滤波放大器、A/D转换器、单片机、串行接口电路，按图4所示的原理框图自己制作，用于信号处理及显示，显示器25采用微型计算机。

Claims (1)

1、一种全息光栅制作中曝光量的实时监测装置，包括光栅基底、潜像光栅、记录光束、干涉场、光电接收器；其特征在于还包括记录激光器(11)、平面反射镜(12)、空间滤波器(13)、准直反射镜(14)、第一调整反射镜(15)、第二调整反射镜(16)、监测激光器(21)、数据处理系统(24)和显示器(25)；在记录激光器(11)的激光束传播方向的光轴上置有平面反射镜(12)，平面反射镜(12)与光轴成45°角安装，在平面反射镜(12)的反射光的光路上置有空间滤波器(13)，在球面波传播方向放置准直反射镜(14)，并且准直反射镜(14)的焦点位置位于球面波波源点，球面波波源点的位置在空间滤波器(13)的出口处，在准直光束区域放置第一调整反射镜(15)和第二调整反射镜(16)，该准直光束经过第一调整反射镜(15)和第二调整反射镜(16)反射后分别变为第一束记录光(17)和第二束记录光(18)，这两束记录光的交汇区域形成了干涉场(19)，在干涉场(19)内放置涂有光致抗蚀剂的光栅基底(20)，当涂有光致抗蚀剂的光栅基底(20)在干涉场(19)中被曝光后，在光栅基底(20)表面形成潜像光栅(22)；监测激光器(21)的激光束照射在潜像光栅(22)上，在潜像光栅(22)的衍射光传播方向放置光电接收器(23)，光电接收器(23)与数据处理系统(24)用导线连接，数据处理系统(24)的输出端与显示器(25)用导线连接。

Images