CN102087481A - 一种凹面全息光栅曝光光路中实时监测装置的调整方法 - Google Patents

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Abstract

一种凹面全息光栅曝光光路中实时监测装置的调整方法，属于光谱技术领域中涉及的凹面全息光栅曝光光路中所使用的实时监测装置的调整方法。要解决的技术问题是：提供一种调整凹面全息光栅曝光光路中实时监测装置的方法。技术方案为：步骤一，建立一套凹面全息光栅曝光装置；步骤二，将凹面全息光栅曝光装置中制作的全息光栅复位到原来光栅基底放置的位置，利用光学干涉方法将其调整至与光栅基底相同的位置；步骤三，将一He-Ne激光器发出的监测光束照射在全息光栅上，在其衍射光的出射光轴方向上放置光电探测器。该方法能准确地调整凹面全息光栅曝光光路中的实时监测装置，对提高凹面全息光栅制作技术水平有直接的重要价值。

Description

一种凹面全息光栅曝光光路中实时监测装置的调整方法
技术领域
本发明属于光谱技术领域中涉及的凹面全息光栅曝光光路中所使用的实时监测装置的调整方法。
背景技术
在凹面全息光栅的制作过程中，使光栅基底上涂覆的光刻胶在曝光过程中获得合适的曝光量直接决定了能否制作出具有理想光栅槽形的凹面全息光栅。最为有效的控制曝光量的方法是利用实时监测装置在曝光过程中对光刻胶中潜像光栅的衍射效率进行实时监测，在曝光过程中将一束光刻胶不感光的He-Ne激光照射在光栅基底上，利用光电探测器件将监测光束衍射光的强度随时间的变化曲线记录下来，通过监测曲线的变化特征就能够找到合适的曝光停止时刻。
由于光刻胶曝光后形成的是潜像光栅，即光刻胶内部是折射率的周期性变化而不是浮雕轮廓，所以衍射光强度非常弱，不仅眼睛无法观察到，一般的光电器件也无法用于其强度监测，只能利用高感光灵敏度的探测器件如光电倍增管等进行探测，这就给凹面全息光栅曝光光路中实时监测装置的调整带来一定的困难。可行的方法是先试制一块凹面全息光栅，这块光栅不要求衍射效率，只为调整实时监测装置使用。将此光栅按原位置放回曝光光路中并使一束He-Ne激光照射在此光栅上，此时便能够看到其衍射光的出射方向。将探测器件放置在需要监测的衍射光的出射方向上，进行下一次曝光时就能够探测到潜像光栅衍射光的强度变化。从原理上来说，只有将试制的凹面全息光栅严格放回原来曝光时的位置才能找到正确的监测光经光栅衍射后的出射方向。但是由于很多凹面全息光栅采用的是圆形基底，因此很难保证将其放回原位；即便是方形基底，由于装卡时的误差，每一次放置时的位置也是不同的。如果试制的凹面全息光栅不能按原位置放置，则会导致监测光经光栅的衍射光与光电探测器无法对准，从而无法对曝光量进行实时监测。
发明内容
为了克服已有技术存在的困难，本发明目的在于实现对凹面全息光栅曝光光路中实时监测装置的调整，特提出一种易于实现的能够精确调整凹面全息光栅曝光光路中实时监测装置的调整方法。
本发明要解决的技术问题是：提供一种凹面全息光栅曝光光路中实时监测装置的调整方法。解决技术问题的技术方案为：步骤一，配备一套凹面全息光栅曝光装置，如图1所示：包括光源激光器1、第一平面反射镜2、分光镜3、第二平面反射镜4、第三平面反射镜5、第一空间滤波器6、第二空间滤波器7、干涉场8和光栅基底9；在光源激光器1的激光束传播方向的光轴上置有第一平面反射镜2；在第一平面反射镜2的反射光的光路上置有分光镜3，在分光镜3的反射光的光路上置有第二平面反射镜4，在分光镜3的透射光的光路上置有第三平面反射镜5，在第二平面反射镜4的反射光的光路上置有第一空间滤波器6，在第三平面反射镜5的反射光的光路上置有第二空间滤波器7，从第一空间滤波器6和第二空间滤波器7出射的球面光波在空间交汇区域形成干涉场8，两束球面光波的波源点分别位于第一空间滤波器6和第二空间滤波器7的针孔处，在干涉场8内放置被制作的凹面全息光栅的光栅基底9，光栅基底9的位置就是全息光栅的曝光位置；步骤二，将图1所示的凹面全息光栅曝光装置中的光栅基底9进行试制，通过曝光、显影使其转化为具有浮雕轮廓的全息光栅10，将全息光栅10再放回曝光光路中，如图2所示：调整全息光栅10的方位以及滚转，使第一空间滤波器6的出射光束经全息光栅10的一级衍射光与第二空间滤波器7的出射光束经全息光栅10的零级光重合，即这两束光沿相同方向传播，在两束光的传播方向上放置接收屏11则能在接收屏11上看到干涉条纹，此时全息光栅10的刻线分布与干涉场8的条纹分布一致，即全息光栅10的位置被复原到了原光栅基底9所在的位置；步骤三，将接收屏11撤去，将监测激光器12与光电探测器13置于图2所示的凹面全息光栅曝光装置中，如图3所示：使监测激光器12的出射光照射在全息光栅10表面，将光电探测器13放置在监测激光器12的出射光经全息光栅10衍射后产生的衍射光的光轴上。至此，凹面全息光栅曝光光路中所使用的实时监测装置调整完毕。
本发明工作原理说明：利用全息干涉原理对凹面全息光栅曝光光路中所制作的凹面全息光栅进行复位，通过干涉条纹判断其是否复位能够达到很高的精确度，以此方法将强度微弱、不可见的潜像光栅的衍射光转化为强度较强、可见的全息光栅的衍射光，从而能够将实时监测装置调整到准确的位置，达到精确调整实时监测装置的目的。在凹面全息光栅曝光装置中对光栅基底9进行曝光，通过显影使其转化为具有浮雕轮廓的全息光栅10；将全息光栅10放置到光栅基底9所在的位置，调整全息光栅10使第一空间滤波器6的出射光经全息光栅10的一级衍射光与第二空间滤波器7的出射光经全息光栅10的零级光沿相同方向出射，并在接收屏11上接收到干涉条纹；撤去接收屏11，使监测激光器12的出射光束入射在全息光栅10上，将光电探测器13放置在监测激光器12的出射光经全息光栅10的衍射光的光轴上。这样凹面全息光栅曝光光路中所使用的实时监测装置就调整完毕了。
本发明的积极效果：本发明提出的方法可以准确地调整凹面全息光栅曝光光路中的实时监测装置，解决了监测光对不准的问题，对提高凹面全息光栅的制作水平有直接的重要价值。
附图说明
图1是本发明方法中配备的凹面全息光栅制作所用的曝光装置的光路结构示意图。
图2是本发明方法中将光栅基底替换为全息光栅后观察干涉条纹的光路结构示意图。
图3是本发明方法中对实时监测装置进行调整的光路结构示意图。
具体实施方式
本发明按解决的技术方案中所建立的步骤一、步骤二、步骤三三个方法步骤实施。其中光源激光器1采用Kr+激光器，发射波长为413.1nm；第一平面反射镜2、第二平面反射镜4和第三平面反射镜5为玻璃基底镀铝反射镜；分光镜3采用双胶合玻璃棱镜；第一空间滤波器6和第二空间滤波器7由显微物镜和针孔组成；光栅基底9和全息光栅10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 1805正型光致抗蚀剂；接收屏11采用白色毛玻璃；监测激光器12采用He-Ne激光器，出射波长为632.8nm；光电探测器13采用光电倍增管。

Claims (1)

1.一种凹面全息光栅曝光光路中实时监测装置的调整方法，其特征在于：步骤一，配备一套凹面全息光栅曝光装置，包括光源激光器(1)、第一平面反射镜(2)、分光镜(3)、第二平面反射镜(4)、第三平面反射镜(5)、第一空间滤波器(6)、第二空间滤波器(7)、干涉场(8)和光栅基底(9)；在光源激光器(1)的激光束传播方向的光轴上置有第一平面反射镜(2)；在第一平面反射镜(2)的反射光的光路上置有分光镜(3)，在分光镜(3)的反射光的光路上置有第二平面反射镜(4)，在分光镜(3)的透射光的光路上置有第三平面反射镜(5)，在第二平面反射镜(4)的反射光的光路上置有第一空间滤波器(6)，在第三平面反射镜(5)的反射光的光路上置有第二空间滤波器(7)，从第一空间滤波器(6)和第二空间滤波器(7)出射的球面光波在空间交汇区域形成干涉场(8)，两束球面光波的波源点分别位于第一空间滤波器(6)和第二空间滤波器(7)的针孔处，在干涉场(8)内放置被制作的凹面全息光栅的光栅基底(9)，光栅基底(9)的位置就是全息光栅的曝光位置；步骤二，将凹面全息光栅曝光装置中的光栅基底(9)进行试制，通过曝光、显影使其转化为具有浮雕轮廓的全息光栅(10)，将全息光栅(10)再放回曝光光路中，调整全息光栅(10)的方位以及滚转，使第一空间滤波器(6)的出射光束经全息光栅(10)的一级衍射光与第二空间滤波器(7)的出射光束经全息光栅(10)的零级光重合，即这两束光沿相同方向传播，在两束光的传播方向上放置接收屏(11)则能在接收屏(11)上看到干涉条纹，此时全息光栅(10)的刻线分布与干涉场(8)的条纹分布一致，即全息光栅(10)的位置被复原到了原光栅基底(9)所在的位置；步骤三，将接收屏(11)撤去，将监测激光器(12)与光电探测器(13)置于凹面全息光栅曝光装置中，使监测激光器(12)的出射光照射在全息光栅(10)表面，将光电探测器(13)放置在监测激光器(12)的出射光经全息光栅(10)衍射后产生的衍射光的光轴上，至此凹面全息光栅曝光光路中所使用的实时监测装置调整完毕。
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