CN1544995A

CN1544995A - 闪耀全息光栅的制备方法

Info

Publication number: CN1544995A
Application number: CNA2003101162823A
Authority: CN
Inventors: 李森森; 刘守; 张向苏; 刘影
Original assignee: Xiamen University
Current assignee: Xiamen University
Priority date: 2003-11-17
Filing date: 2003-11-17
Publication date: 2004-11-10

Abstract

涉及一种采用全息摄影手段制备闪耀全息光栅的新方法。其步骤为：用两对称入射的相干平行光对记录材料进行第一次曝光，随即进行第一次显影，用单束平行光以一定的角度入射进行第二次曝光，单束平行光与第一次曝光所用的两相干平行光处在记录材料的同一入射面，随即进行第二次显影。比正弦填充法更易实现，只比一般全息光栅的制备过程多曝光和显影，可以利用原有制备一般全息光栅的设备进行闪耀全息光栅的制备。与已有的方法相比，所增加的曝光和显影工序较简单，不仅对制备材料没有特殊要求，而且不需要增加额外的制备设备和特殊元件，因而简化了闪耀全息光栅的制备过程，提高了制备速度，且降低了制备成本。

Description

闪耀全息光栅的制备方法

(1)技术领域

本发明涉及一种采用全息摄影手段制备闪耀全息光栅的新方法。

(2)背景技术

与刻划光栅相比，全息光栅具有能消除鬼线，降低杂散光，分辨率高，适用光谱范围宽，生产效率高等优点。然而全息光栅的槽形是对称的正弦形，当大于两极传播时，它的衍射效率要比闪耀在同一波长的刻划光栅低得多。为了改善这种情况，提出了全息光栅闪耀化技术，即制造非对称锯齿形全息光栅的方法。已有的方法有驻波法、滤波法、傅立叶合成法、离子束刻蚀法和正弦填充法(JP 63187202，MAYAMA SHINJI)。其中，驻波法对基坯的要求较高；滤波法因制造漂白正弦振幅光栅和滤波器等的困难，未见推广应用；傅立叶合成法所需的参考光栅不容易制得；离子束刻蚀法需要增加额外的设备；正弦填充法则需要增加镀膜和甩胶等较复杂的工序。相比之下，在以上几种方法中，正弦填充法较易实现，它的具体方法如下：具有正弦槽形的全息光栅形成以后，在光栅表面镀银，随即再涂布一层光致抗蚀剂，然后用一平行光以一定的角度照射光栅表面进行曝光；显影后，原先的正弦槽形即被填充成锯齿形。

(3)发明内容

本发明旨在提供一种更简单快速、更容易实现、成本低的制备闪耀全息光栅的新方法。

闪耀全息光栅的制备方法其步骤为：

1、用两对称入射的相干平行光对记录材料进行第一次曝光，入射角θ由下式确定：2sinθ＝λ/d，其中，λ为记录光源的激光波长，d为光栅周期，所说的记录材料为可形成浮雕状干涉条纹的记录干版，记录光源为记录干版敏感的激光波长；

2、随即进行第一次显影；

3、用单束平行光以一定的角度入射进行第二次曝光，所说的单束平行光与第一次曝光所用的两相干平行光处在记录材料的同一入射面；

4、随即进行第二次显影，即得具有锯齿槽形的闪耀全息光栅。

所说的可形成浮雕状干涉条纹的记录干版可选用光致抗蚀剂干版(简称光刻胶版)。

其记录光源为记录干版敏感的激光波长，如对于光刻胶版可用He-Cd激光器的442nm波长或Ar⁺激光器的458nm波长等。

在闪耀全息光栅制成后，若要减少透射光以增加衍射效率，可在光栅表面镀一层反射膜。

本发明比正弦填充法更易实现，只比一般全息光栅(具有正弦槽形)的制备过程多了一次单束平行光曝光和显影，可以利用原有制备一般全息光栅的设备进行闪耀全息光栅的制备。与已有的方法相比，本发明所增加的曝光和显影工序较简单，不仅对制备材料没有特殊要求，而且不需要增加额外的制备设备和特殊元件，因而简化了闪耀全息光栅的制备过程，提高了制备速度，且降低了制备成本。

(4)附图说明

图1为本发明的第一次曝光示意图。

图2为本发明的第二次曝光示意图。

(5)具体实施方式

下面以记录材料选用光刻胶版的情况为例，说明本发明的具体实施方式。

首先，用两对称入射的相干平行光进行第一次曝光，随即进行第一次显影。曝光光路如图1所示，玻璃基板1上为光刻胶2。与光刻胶版的法线3具有相同夹角θ的两相干平行光4和5入射到光刻胶版上进行第一次曝光。夹角θ的数值应根据对光栅周期的要求来确定，可由以下公式算出：

2sinθ＝λ/d其中λ是激光波长、d是光栅周期。曝光时间与所用的记录材料和激光光强有关，应通过实验来确定。显影后，在光刻胶版的表面上，两相干平行光4和5重叠的区域即形成具有正弦槽形的全息光栅(光栅形状示于图2)。

然后，如图2所示，用单束平行光6以一定的角度φ入射到已形成正弦槽形全息光栅的光刻胶7上进行第二次曝光，随即进行第二次显影。第二次曝光所用的单束平行光6与第一次曝光所用的两相干平行光4和5在光刻胶版的同一入射面。且应根据光栅周期、胶层厚度以及第一次曝光后光栅正弦槽形的槽深大小，适当地选择单束平行光6的入射角度φ。φ的可选范围受光栅周期d、记录材料的胶层厚度H和第一次曝光后光栅正弦槽形的槽深h的限制，具体为：

\tan^{- 1} \frac{h}{1.5 d} \leq φ \leq \tan^{- 1} \frac{H}{1.5 d}

利用上述方法即可获得具有锯齿槽形的闪耀全息光栅。光栅制成后，若要减少透射光以增加衍射效率，可在光栅表面镀一层反射膜。对两次曝光中所用的平行光是如何产生的并没有光路限制，但要求第一次曝光的两束光必须是相干光。为获得高质量的干涉效果，所有光束最好经过空间滤波。

Claims

1、闪耀全息光栅的制备方法，其特征在于其步骤为：

1)、用两对称入射的相干平行光对记录材料进行第一次曝光，入射角θ由下式确定：2sinθ＝λ/d，其中，λ为记录光源的激光波长，d为光栅周期，所说的记录材料为可形成浮雕状干涉条纹的记录干版，记录光源为记录干版敏感的激光波长；

2)、随即进行第一次显影；

3)、用单束平行光以一定的角度入射进行第二次曝光，所说的单束平行光与第一次曝光所用的两相干平行光处在记录材料的同一入射面；

4)、随即进行第二次显影，即得具有锯齿槽形的闪耀全息光栅。

2、如权利要求1所述的闪耀全息光栅的制备方法，其特征在于所说的可形成浮雕状干涉条纹的记录干版可选用光致抗蚀剂干版。

3、如权利要求1和2所述的闪耀全息光栅的制备方法，其特征在于对于光致抗蚀剂干版，其记录光源用He-Cd激光器的442nm波长或Ar⁺激光器的458nm波长。

4、如权利要求1所述的闪耀全息光栅的制备方法，其特征在于在所说的闪耀全息光栅的表面可镀一层反射膜。