DE1967039A1

DE1967039A1 - Verfahren zur herstellung von beugungsgittern

Info

Publication number: DE1967039A1
Application number: DE19691967039
Authority: DE
Inventors: Jean Flamand; Antoine Labeyrie; Guy Pieuchard
Original assignee: Jobin & Yvon
Current assignee: Jobin & Yvon
Priority date: 1969-03-26
Filing date: 1969-09-27
Publication date: 1976-12-09
Also published as: DE1948961B2; DE1948961A1; FR2036613A5; GB1290184A; US3628849A

Description

Hamburg, dan 1.1. Hilärz 1976

Priorität: 26. lYlMrz 1969, Frankreich, PV 6 908 883

Anmelder ;

A. Dabin & G. Yvon
Arcueil, Frankreich

Verfahren zur Herstellung von Böugungagittarn

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines streng stigmatischen Beugungsgitters gemäß Oberbegriff des Anspruches 1,

Es ist bekannt, plane optische Beugungsgitter durch die photographische Aufzeichnung von Interferenz-Streifen herzustellen. Weiter ist eine Vorrichtung bekannt, mit der plane Beugungsgitter in der Weise erzeugt werden können, daß die Gitterstrich-Abstände stufenlos verändertwerden können. Zur Herstellung von Beugungsgittern ist ferner ein holographisches Verfahren bekannt, welches in seinen Grundzügen darin besteht, auf eine empfindliche Schicht, die auf

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dia .die Gitterstriche aufnehmende Trägerflache aufgebracht , worden ist, mit einer Lichtanergie einzuwirken, die in den Interferenz-Streifen zweier Lichtbündel konzentriert ist, die aus zwei kohärenten Quellen stammen, worauf dia Schicht entwickelt wird und dadurch als Gitterstricha wirkende Furchen erzeugt werden. Auch dieses seit einigen 3ahren bekannte Verfahren ist bis jetzt nur angewendet worden, um ebene Gitter mit Strichen im gleichen Abstand herzustellen, wobei eine empfindliche, verhältnismäßig dicke Schicht in

dar Größanordnung von 10 /U benutzt wird.

Die Erfindung bezweckt die Herstellung von Beugungsgittern, bei welchen das Intervall zwischen benachbarten Gitterstrichen über die Breite des Gitters nach einem bestimmten Ce setz sich ändert, anstatt konstant zu sein, wie es bei bekannten Gittern der Fall ist. Durch UJahl entsprechender Bedingungen soll gewährleistet werden, daß bei dan arfindungsgemäßen Gittern für bestimmte Wellenlängen die Aberration vollständig korrigiert ist, während sie in den übrigen Bereichen einen Aberrationswert aufweisen, der sehr viel niedriger als bei bekannten Gittern liegt. Insbesondere soll mit dar Erfindung ein für die industrielle Fertig¹'·· netes Herstellungsverfahren geschaffen werden, mit dessen Hilfe Gitter erzeugt warden können, dia sich bei einem

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späteren Gebrauch durch ein besonders großes Verhältnis des gebeugten zu dem einfallenden Licht auszeichnen.

Diese Aufgabe u/ird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst*

In ei.ner besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Interferenz-Figur als eine Schar von gleichphasigen Ellipeoid-Flachen erzeugt, in deren gemeinsamen Brennpunkten die beiden punktfÖrmigen Lichtquellen angeordnet sind. In einer weiteren Sonderform uiird die Interferenz-Figur als eine Schar gleichphasiger Kugelflächen erzeugt, wobei die beiden punktförmigen Lichtquellen im gemeinsamen Mittelpunkt dieser Kugelflachen'liegen.

Die Erfindung sieht weiter vor, daß die Trägerfläche eine Kugelsohale ist und der gemeinsame Mittelpunktder die Interferenz-Figur erzeugenden Kugelschalen außerhalb des Krümmungsmittelpunktes der Trägerfläche liegt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen und

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dar Zeichnungsfiguran erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 vereinfacht eine Anordnung zur Herstellung

von Gittern,

Fig. 2 eine, das erfindungsgemäße Verfahren verkör

pernde Anordnung für die Gitterherstellung,

Fig. 3 eine gegenüber Fig. 2 abgewandelte Verfah

rensanordnung und

Fig. 4 eine Darstellung zur Erläuterung eines er-

· findungagemäß hergestellten Gitters.

Fig. 1 zeigt einen Träger S, der z.B. aus Glas oder einem Silikat besteht und mit einem optischen Schliff versehen ist, der die empfindliche Fläche bildet, d.h. die Fläche des Trägers, welche die Gitterstriche tragen soll. Die empfindliche Fläche ist mit θϊπθγ Schicht eines phötopolymerisierbaren Harzes versehen* Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn die Schicht eine Dicke aufweist, die unter etwa 2 /U * liegt. In einer praktischen Ausführungsform wird auf die empfindliche Fläche gleichmäßig eine Lösung eines photopolymerisierbaren Harzes aufgetragen, welches nach Verdampfung des Lösungsmittels auf dem Träger eine Harzschicht 2 mit konstanter Dicke hinterläßt, die etwa 1,5 /u beträgt. Hierfür kann z.B. ein Harz vom Typ "Photoresist" verwendet werden, das zur Photogravüre benutzt wird« Die empfindliche Fläche ist konkav und hat vorzugsweise die Form einer Kugelschale.

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auf diesen Träger auf derselben Saite wie die andere punktförmige Quelle C, vorzugsweise jedoch, iuie in Fig. 2 gezeigt-, auf der anderen Seite liegen.

Unter diesen Umständen sind die gleichphasigen Flächen Ellipsoide mit den Brennpunkten C und D. Diese Flächen erlauben die Bildung von Gittern mit hoher Wirksamkeit..Das Verhältnis der Lichtintensität des gebeugten Lichtstromes zu derjenigen, des von der zu analysierenden Quelle ausgesandten Lichtflusses ist verhältnismäßig groß.

Bei Benutzung des Gitters wird z.B. eine zu untersuchende polychromatische Quelle A an den Ort einer der beiden;Quallen C und D gebracht. Man,erhält dann am Ort dar anderen Quelle ein genau stigmatisches Bild, dar Quelle A für die Strahlen der Wellenlänge *^_Q/k, wobei λ die für die beiden Erzeuger-Strahlen des Gitters benutzte Wellenlänge und k eine ganze Zahl ist. Dies ist unabhängig von der Form des Gitterträgers· und der Lage dieser Orte mit Bezug auf das Gitter. Es ist demnach eira große Breite verfügbar, um das Gitter gegenüber der zu analysierenden Quelle und der Aufnahmefläche des Spektrums dieser Quelle anzuordnen, von der aus das Gitter erzeugt u/ordan ist. '

Eine Sonderform dieses, Verfahrens ergibt sich dadurch» daß die Interferenz mit zwei Bündeln erzeugt wird, die aus zu/ei punktförmigen Quellen stammen, die im gemeinsamen Mittelpunkt

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der Kugelschalen liegen, welche die gleichphasigen Flächen oder die Flächen bilden, auf denen die Orte der maxima der Lichtintensität liegen. Nach Fig. 3 wird bei dieser Form das Verfahrens eine der beiden Quellen, hier die Quelle D, dadurch erhalten, daß am Ort der anderen Quelle, der Qualle C, das Bild erzeugt u/ird, das eine Optik K zur Herstellung des Bildes durch den Träger des Gitters S hindurch von einer Quelle I liefert. ■

Die Punkte C und D sind demnach der gemeinsame Brannpunkt von zwei im umgekehrten Sinne konvergierenden Bündeln.

Die 'Eigenschaften eines derart hergestellten Gitters werden anhand von Fig. 4 erläutert. Das Gitter S wird darin durch eine Kugelschala gebildet, dia dan Krümmungsmittelpunkt 0 hat. In der Figur bezeichnet dar Punkt C¹D' den gemeinsamen Ort, welchen mit Bezug auf das Gitter die beiden Quellen C und D einnehmen. Der Punkt C¹¹D" bezeichnet den konjugiert harmonischen Punkt zum Punkt C¹D' mit Bezug auf die Enden des durch den Punkt C¹D' gehenden Durchmesser der Kugel G, welche die Kugelschala erzeugt, wobei das harmonische Verhältnis 2m-1 ist. ._.-'.

Falls in 0 eine zu analysierende polychromatische Quelle A angeordnet wird, erhält man von dieser Quelle ein vollkommen etigmatiachee Bild in C¹D' für Strahlen mit der 'Wellenlänge und ein vollkommen stigmatisches Bild in C"D" für

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Strahlen der Wellenlänge (m-i/2)X_Q/k. Dabei ist X_Q die Für die bei den Erzeugerstrahlen des Gitters benutzte Wellenlänge und k eine ganze Zahl, m ergibt sich aus dem eben ermähnten harmonischen Verhältnis.

Falls die Quelle A in C¹DV angeordnet wird, erhält man von dieser Quelle ein vollkommen stigmatisches Bild in 0 für Strahlen der Wellenlänge A._o/2k, ein vollkommen stigmatisches Bild irf C¹D¹ für die Strahlen der Wellenlänge ^ /k und in CVD" ein vollkommen stigmatieches Bild für die Strahlen der Wellenlänge mX /k.

Es ist überdies zu beachten, daß, falls das Gitter um eine senkrechte Achse gedreht wird, die rechtwinklig zur Ebene der Figur ist, sich der Stigmatismus in Autokollimation im Punkt CD¹ erhält.

Es liegt auch im Erfindungsbereich, mehrere Gitter auf demselben Träger zu erzeugen, indem man sie kreuzt, z.B. indem die ziuei Quellen in einer ersten Lage und dann um 90 zur ersten Lage geändert angeordnet werden. Die erfindungsgemäseen Gitter können auch, von Originalen ausgehend, durch Kopierverfahren reproduziert werden, die häufig für die Herstellung von Gittern benutzt werden. Sie können metallisiert werden, um mit Reflexion arbeitende Beugungsgitter herzustellen. Der Begriff Gitter bezieht sich demnach sowohl auf die Originale wie auf Kopien oder auch auf metallisierte Gitter.

6 0 9 8 5 0 /0 0.0 3 _ Patentansprüche -

Claims

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1. Verfahren zur Herstellung eines streng stigmatischen Beugungsgitters, dessen Striche als Schnittspuren einer Interferenz-Figur, die von zwei aus kohärenten, punktförmigen Lichtquellen stammenden Strahlenbündeln erzeugt wird, mit einer mit lichtempfindlichem Material beschichteten Fläche eines Trägers entstehen, dadurch gekennzeichnet, daß für die eine (D) der Lichtquellen (C,D) das stigmatische, durch den Träger hindurch erhaltene Bild einer von deren Ort entfernt liegenden punktförmigen Quelle (l) verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Interferenz-Figur als eine Schar von gleichphasigen Ellipeoidflachen erzeugt wird, in deren gemeinsamen Brennpunkten'die beiden punktförmigen Lichtquellen (C,d) angeordnet sind.

3. V/erfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Interferenz-Figur als eine Schar gleichphasiger Kugelflächen erzeugt u/ird und die beiden punktf örmigen Lichtquellen (C,D) im gemeinsamen Mittelpunkt dieser Kugelfiächen liegen.

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4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da-

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durch gekennzeichnet.,., daß als Trägerflache eine Kugelschale verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame itiittelpunkt außerhalb des Krümmungsmittelpunktes der Trägerfläche liegt.

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