SU1778732A1

SU1778732A1 - Method for recording hologram diffraction gratings

Info

Publication number: SU1778732A1
Application number: SU904879694A
Authority: SU
Inventors: Vasilij M Chobanyuk
Original assignee: Gi Prikladnoj Optiki
Priority date: 1990-07-11
Filing date: 1990-07-11
Publication date: 1992-11-30

Description

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а более конкретно - к технологии изготовления голограммных дифракционных решеток (г.д.р.). Известны способы записи г.д.р., в которых экспонируют интерференционную картину, создаваемую двумя коллимированными интерферирующими пучками, падающими на подложку со светочувствительным слоем под определенными углами, причем частота записываемой решетки определяет2 ки и вспомогательную решетку таким образом, чтобы в направлении дифрагированных на вспомогательной решетке в n-й и т-й порядки дифракции пучков, причем п+т=р, наблюдалась интерференционная картина с бесконечно широкой полосой, устанавливают в плоскости пересечения интерферирующих пучков подложку со светочувствительным слоем и производят его экспонирование, при этом после установки подложки со светочувствительным слоем в плоскость пересечения интерферирующих пучков до его экспонирования дополнительно формируют с помощью упомянутого интерферометра интерференционную картину с бесконечно широкой полосой, создаваемую отраженными от подложки пучками, путем поворота подложки вокруг двух взаимно перпендикулярных осей, лежащих в плоскости подложки. При регистрации интерференционной картины, создаваемой отраженными пучками, уменьшают мощность записывающих пучков до величины, не вызывающей отклик светочувствительного слоя. 2 ил.The invention relates to the field of optical instrumentation, and more specifically to a technology for manufacturing hologram diffraction gratings (gd) Known methods for recording HDRs in which an interference pattern is produced by two collimated interfering beams incident on a substrate with a photosensitive layer at certain angles, the frequency of the recorded grating determines 2 and the auxiliary grating so that in the direction diffracted by the auxiliary lattice in the nth and nth orders of diffraction of beams, with n + m = p, an interference pattern was observed with an infinitely wide band, set in the plane of intersection of the interference radiation beams, the substrate with the photosensitive layer is exposed and exposed; in this case, after the substrate with the photosensitive layer is installed in the plane of intersection of the interfering beams, an interference pattern with an infinitely wide band created by the beams reflected from the substrate is formed using the said interferometer by turning the substrate around two mutually perpendicular axes lying in the plane of the substrate. When registering the interference pattern created by reflected beams, the power of the recording beams is reduced to a value that does not cause the response of the photosensitive layer. 2 ill.

1778732 А1 ся углом схождения интерферирующих пучков:1778732 A1 with the convergence angle of the interfering beams:

<р = arcsin (N · λ), где Λ - длина волны записываемого излучения;<p = arcsin (N · λ), where Λ is the wavelength of the recorded radiation;

N - частота штрихов записываемойN is the stroke frequency of the recorded

г.д.р.gd

Необходимый угол схождения пучков при этом контролируется путем определения угла поворота зеркала, установленного в положение подложки со светочувствитель-.The necessary angle of convergence of the beams is controlled by determining the angle of rotation of the mirror set to the position of the substrate with a photosensitive.

ным слоем, между двумя положениями актоколлимации интерферирующих пучков (Diffraction gratings M.C.Hutley. National Physical Laboratory. Teddlngton Middlesex, 1982, Academic Press. London).layer between the two positions of actocollimation of the interfering beams (Diffraction gratings M.C. Hutley. National Physical Laboratory. Teddlngton Middlesex, 1982, Academic Press. London).

Недостатком этого способа является ограниченная точность установки угла схождения интерферирующих пучков, что ведет к отклонению записываемой частоты штрихов решетки от требуемой.The disadvantage of this method is the limited accuracy in setting the angle of convergence of the interfering beams, which leads to a deviation of the recorded frequency of the grating strokes from the desired one.

Наиболее близким к предложенному является способ записи г.д.р. (А.И.Любимов, В.А.Селезнев. Некоторые вопросы техники получения голограммных дифракционных решеток. ОМП, 1985, № 4, с. 41-42), в котором формируют два коллимированных интерферирующих пучка, в плоскости их пересечения устанавливают вспомогательную дифракционную решетку с частотой штрихов v=v_o/p, .Closest to the proposed is a method of recording gd (A.I. Lyubimov, V. A. Seleznev. Some questions of the technology for producing hologram diffraction gratings. OMP, 1985, No. 4, pp. 41-42), in which two collimated interfering beams are formed, an auxiliary diffraction beam is established in the plane of their intersection lattice with a stroke frequency v = v _o / p,.

где v_o - требуемая частота штрихов записываемой г.д.р.:where v _o - the desired frequency of strokes recorded gdr .:

р=1,2,3..., ориентируют интерферирующие пучки и вспомогательную решетку таким образом, чтобы в направлении дифрагированных на вспомогательной решетке в n-й и m-й порядки дифракций пучков, причем п+т=р, наблюдалась интерференционная картина с бесконечно широкой полосой, после чего устанавливают в плоскости пересечения интерферирующих пучков подложку со светочувствительным слоем и производят его экспонирование.p = 1,2,3 ..., orient the interfering beams and the auxiliary grating so that in the direction of diffraction of the beams diffracted on the auxiliary grating in the nth and mth orders, and n + m = p, an interference pattern with an infinitely wide strip, after which a substrate with a photosensitive layer is installed in the plane of intersection of the interfering beams and exposed.

Недостатком этого способа является отсутствие точного контроля положения подложки со светочувствительным слоем в плоскости пересечения пучков. Некоторый угол х, образуемый плоскостью вспомогательной решетки с плоскостью установки подложки, приводит к изменению периода записываемой решетки по отношению к периоду интерференционной картины следующим образом:The disadvantage of this method is the lack of precise control of the position of the substrate with the photosensitive layer in the plane of intersection of the beams. A certain angle x, formed by the plane of the auxiliary lattice with the plane of installation of the substrate, leads to a change in the period of the recorded lattice with respect to the period of the interference pattern as follows:

d=do/cosa .d = do / cosa.

Целью изобретения является повышение точности частоты штрихов записываемых г.д.р. Поставленная цель достигается тем, что в способе записи г.д.р., по которому формируют с помощью интерферометра два коллимированных интерферирующих пучка, .в плоскости их пересечения устанавливают вспомогательную дифракционную решетку с частотой штрихов v — v₀/p, где Vo -требуемая частота штрихов записываемой г.д.р.:The aim of the invention is to improve the accuracy of the frequency of strokes recorded gd This goal is achieved by the fact that in the method of recording the DDR, according to which two collimated interfering beams are formed using an interferometer, an auxiliary diffraction grating with the stroke frequency v - v ₀ / p, where Vo is required, is installed in the plane of their intersection stroke frequency of the recorded gdr:

р=1, 2. 3 ....p = 1, 2. 3 ....

ориентируют интерферирующие пучки и вспомогательную решетку таким образом, чтобы в направлении дифрагированных на вспомогательной решетке в n-й и m-й порядки дифракции пучков, причем п+т=р, наблюдалась интерференционная картина с бесконечно широкой полосой, после чего устанавливают в плоскости пересечения интерференционных пучков подложку со светочувствительным слоем и производят его экспонирование, дополнительно после установки подложки со светочувствительным слоем до его экспонирования формируют с помощью того же интерферометра интерференционную картину с бесконечно широкой полосой, создаваемую отраженными от подложки пучками, путем поворота подложки вокруг вертикальной и горизонтальной осей, при этом другие элементы интерферометра остаются в неизменном положении. Такое положение подложки означает, что она установлена строго перпендикулярно биссектрисе угла между интерферирующими пучками и,следовательно,плоскость светочувствительного слоя строго перпендикулярна плоскостям равной фазы создаваемой пучками интерференционной картины. При экспонировании слоя в нем зарегистрируется картина полос, период которых равен периоду интерференционной картины.orient the interfering beams and the auxiliary grating in such a way that in the direction of the diffraction of the beams diffracted on the auxiliary grating in the nth and mth orders, with n + m = p, an interference pattern with an infinitely wide band is observed, after which they are installed in the plane of intersection of the interference beams, the substrate with the photosensitive layer and exhibit it, in addition, after installing the substrate with the photosensitive layer, prior to its exposure, they are formed using the same interferometer and interference pattern with an infinitely wide band created by beams reflected from the substrate by turning the substrate around the vertical and horizontal axes, while other elements of the interferometer remain unchanged. This position of the substrate means that it is installed strictly perpendicular to the bisector of the angle between the interfering beams and, therefore, the plane of the photosensitive layer is strictly perpendicular to the planes of the equal phase created by the beams of the interference pattern. When the layer is exposed, a pattern of bands is recorded in it, the period of which is equal to the period of the interference pattern.

Аналогичных технических решений в отечественной и зарубежной научно-технической и патентной литературе не выявлено, поэтому можно считать, что заявленный способ обладает существенными отличиям.Similar technical solutions in the domestic and foreign scientific, technical and patent literature have not been identified, therefore, we can assume that the claimed method has significant differences.

На фиг. 1 показана оптическая схема устройства для практической реализации заявляемого способа.In FIG. 1 shows an optical diagram of a device for the practical implementation of the proposed method.

Устройство содержит светоделительную пластину 1, отражающие зеркала 2-4, вспомогательную дифракционную решеткуThe device comprises a beam splitter plate 1, reflecting mirrors 2-4, an auxiliary diffraction grating

5, подложку со светочувствительным слоем5, the substrate with a photosensitive layer

6, экраны для наблюдения интерференционных картин 7, 8.6, screens for observing interference patterns 7, 8.

На фиг. 2 схематически показано отклонение периода d записываемой г.д.р. от периода создаваемой пучками интерференционной картины do при отклонении плоскости подложки. 1 от плоскости вспомогательной решетки 2.In FIG. 2 schematically shows the deviation of the period d of the recorded gd from the period of the interference pattern do created by the beams when the substrate plane deviates. 1 from the plane of the auxiliary grid 2.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

С помощью интерферометра (фиг. 1) формируют интерферирующие пучки h и 1г, в плоскости их пересечения устанавливается вспомогательная решетка 5 с частотой штрихов v=v₀/2 , , где v₀ -частота штрихов записываемой решетки. Поворота5 ми зеркал 3, 4 и перемещением вспомогательной решетки 5 совмещают дифрагированный в +1-й порядок пучак Ιι ив -1-й порядок пучок I2, о чем свидетельствует интерференционная картина с бесконечно широкой полосой на экране 7. Далее устанавливают в плоскости пересечения пучков подложку 6, предварительно уменьшив освещенность в плоскости установки подложки с помощью нейтрального светофильтра, фиксируют подложку таким образом, чтобы на экране 8 наблюдалась интерференционная картина с бесконечно широкой полосой, убирают ослабляющий фильтр и производят экспонирование светочувствительного слоя.With the interferometer (Fig. 1) generating interfering beams h and 1d in the plane of their intersection set auxiliary grating 5 strokes with a frequency v = v _0/2, where v ₀ is the frequency of the strokes recorded grating. By turning 5 mirrors 3, 4 and moving the auxiliary lattice 5, the beam Ιι and the 1st-order beam I2 diffracted into + 1st order are combined with the beam I2, as evidenced by the interference pattern with an infinitely wide strip on the screen 7. Next, install a substrate in the plane of intersection of the beams 6, having previously reduced the illumination in the plane of installation of the substrate with a neutral filter, the substrate is fixed so that an interference pattern with an infinitely wide band is observed on screen 8, the attenuation filter is removed and produce exposure of the photosensitive layer.

Предлагаемый способ был экспериментально опробован. Была изготовлена партия г.д.р. с частотой штрихов 1200, 1500, 1800 штр/мм. Измерения частоты штрихов решеток показали максимальное отклонение величины периодов решеток, не превышающее 0,005% от величины периода.The proposed method has been experimentally tested. A batch of gd was made with a stroke frequency of 1200, 1500, 1800 lines / mm. Measurements of the frequency of the grating strokes showed the maximum deviation of the magnitude of the periods of the gratings, not exceeding 0.005% of the period.

Предложенное техническое решение предполагается использовать при изготовлении спектральных и измерительных г.д.р.The proposed technical solution is supposed to be used in the manufacture of spectral and measuring g.d.r.

Таким образом, предложенный способ позволяет изготовлять г.д.р. с высокой точностью.Thus, the proposed method allows the manufacture of gd with high precision.

Claims

Claim

The method of recording hologram diffraction gratings, which consists in the fact that using a interferometer to form collimated interfering beams, install in the plane of their intersection an auxiliary diffraction grating with a stroke frequency v = v ₀ / p, where v _o is the stroke frequency of the recorded grating p = 1, 2, 3 ..., orient the interfering beams and the auxiliary grating in such a way that in the direction of diffraction of the beams diffracted on the auxiliary grating in the nth and mth orders, with n + m = p, an interference pattern is observed with b with a wide strip, a substrate with a photosensitive layer is installed in the plane of intersection of the interfering beams and exposed, characterized in that, in order to increase the frequency accuracy of the recorded grating, after installing the substrate with a photosensitive layer in the plane of intersection of the interfering beams, the power of the recording beams is reduced before exposure to a value that does not cause a response of the photosensitive layer, an interference card is additionally formed using an interferometer Inu with an infinitely wide strip created by beams reflected from the substrate by turning the substrate around two mutually perpendicular axes lying in the plane of the substrate, and then increase the power of the recording beams to a value that ensures the recording of the interference pattern.

FIG. 1