Способ изготовления пропускающей измерительной фазовой диффракционной решетки Советский патент 1983 года по МПК G02B5/18 

Изобретение относится к оптичесKojviy приборостроению, конкретнее к технологии изготовления прозрачнь решеток-индексов, которые совместно с отражательными решетками-шкалами используются для измерения точных линейных перемещений по муаровым полосам, в частности, в следящих системах для управления процессами изготовления спектроскопических дифракционных решеток с числом штрихов от 100 до 2400 на один миллимет И метрологических линеек к станкам с программным управлением.

Известен способ изготовления параллельных линейных амплитудных растров, в соответствии с которым предварительно графическим путем выполняют изображение растра, состоящего из двух систем штрихов, смещенных по фазе, с границей раздела, перпендикулярной направлению штрихов, а затем получают его уменьшенную пропускающую фотокопию Г .

Недостатком способа является то, что фотографическим путем можно изготовить только низкочастотные ампл .тудные растры, качество которых к тому же невысокое из-за рассеивания света в слое фотоэмульсий. Фазовые измерительные дифракционные решетки Изготовить невозможно.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности способ изготовления пропускающей измерительной фазовой дифракционной решетки, основанный на фор 4ировании в плоскости решетки-матрицы двух идентичных систем штрихов, смещенных друг, относительно друга по фазе, и последующем копировании с полученной решетки ее прозрачной реплики. И-зготовление фазовых решеток-матриц осуществляют путем нарезания двух систем штрихов. Разовый раздел при этом параллелен их направлению и создается благодаря смещению одной системы штрихов относительно другой путем внесения ошибки деления заданГо1

ной величины 2 ,

Недостатком такого способа является нарушение фазового соотношения между нарезанными системами штрихов решетки, что обусловлено износом резца в процессе нарезания, всле,дствие чего профиль штрихов одной системы отличается от профиля штрихов другой. Кроме того, сказывается наличие прогрессивных ошибок деления. В конечном счете влияние этих факторов существенно снижает точность измерен1-;я линейных перемещений.

Цель изобретения - повышение точности фазового соотношения между смещенными системами штрихов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления пропускающей измерительной фазовой дифракционной решетки, оснс-ваннo y На формировании в плоскости решетки-матрицы двух идентичных систем штрихов, смещенных друг относительно друга по фазе, и последующем копировсшии с полученной реодетхк ее реплики, в процессе укаэанкото формирования осуществ ляют нарезание единой системы штрихов симметричного двугранного профиля, затем экранируют нарезанную систем штрихов на половину их длины и путем вакуумного испарения наносят на открытую гюловину одной из граней штрихов слой материала, который обладает высокой адгезией к подложке, ориентир ;- при этом направление испарения парал1;ельно непокрываемой грани штрихов, после чего экранируют вторую поповину системы штрихов и н,аносят слой такой же толщины на открытую половину другой грани штрихов.

На чертелсе показано последователь нов видоизменение структуры решеткиматрицы в процессе ее изготовлекия.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом,

В слое 1 металла, например, алюrv1иния, который был предварительно нанесён на стеклянную подложку 2,алмазным резцом нарезают единую сие ;тему штрихов симметричного двугранного профиля. При этом грани 3 и 4 нарезанных штрихов составляют с поверхностью решетки угол с . Затем экрс1Нируют участок 5; поверхности „ матрицы примерно наполовину длины штрихов и путем вакуумного испарения Наносят на открытую половину грани 3, соответствующую незаэкраниpoвaннo -1y участку б поверхности, слой 7 материала, который обладает высокой адгезией к слою 1 . Е качестве такого материала может использоьаться, наприме р, двуокись кремния. При этом Иоправление испарения (на чертеже показано стрелками) орпетгтируют ПоЧаллельно непокрываемой грани 4 штрихов. Для обеспечения заданного фазового смещения между Форг-лкруемыми системам - штрихов толщина h наносимого слоя 7 должна быть равна

Ь si п

где - заданная величина относительно линейного смещения систем штрихов друг относительно друга.

После этого экранируют вторую половину 6. поверхности штрихов и наносят на открытую половину грани 4, соответствующую незаэкранирован0 ыому участку 5 поверх юсти,. слой 8, толщина которого также определяется приведенной зависимостью. При этом направление испарения (на чертеже показано стрелками) ориентируют па5 паллельно ;)епо};рываемой грани 3 штрихов, в результате этих операций формируются две системы штрихов с относительным смещением , причем граница 9 фазового раздела в этом случае перпендикулярна к штрихам. После изготовления решетки-матрицы с нее копируют прозрачную реплику. При формировании штрихов алмазны резцом как и в прототипе имеет мест его износ. Однако, поскольку этот износ на длине каждого .штриха очень мал, а граница фазового раздела меж ду двумя системами штрихов проходит перпендикулярно их направлению, ошибки в относительном смещении сис тем не наблюдается. Вследствие этого повышается точность фазового соотношения между участками решетки и соответственно точность измерений Пример. Необходимо изготови пропускающую измерительную фазовую дифракционную решетку-индекс со следующими параметрами: количество штрихов на 1 мм 500, рабочие порядки спектра О, + 1, угол наклона оС граней штрихов к поверхности решетк 30, величина фазового смещения одного участка решетки относительно другого 180°. Решетка используется с шкалой, имеющей 250 штрихов на 1мм, рабочие порядки спектра + 1Г и угол наклона граней штрихов к поверхности решетки 14°40. Цена муар вой полосы измерительного комплекта из прозрачной решетки-индекса и .отражательной решетки-шкалы равна одномумикрометру. На стеклянной подложке со слоем алюминия на специальной делительной машине алмазным резцом формируют штрихи с постоянной решетки равной 2мкм и с углом наклона граней штри ха к поверхности заготовки равным Устанавливают решетку под углом в ЗО к направлению потока испа ряемой двуокиси кремния. В вакуумной камере экранируют один участок решет ки примерно на. 0,5 длины штрихов и накосят слой двуокиси кремния толщиной h . Поскольку штрихи частей решетки должны быть смещены по фазе на ХбО, относительн.ое смещение штрихов должно равняться 0,5 мкм. Подставляя данные oi и Б вышеуказанную зависимость, получают h 0,25 мкм. Затем поворачивают решетку вокруг оси, параллельной штрихам, на 120° так, чтобы она составила с направлением испарения двуокиси кремния угол -30, Экранируют другой участок решетки и Наносят слой двуокиси кремния толщиной равной 0,25 мкм. После чего с решетки-матрицы копируют прозрачную реплику на слое смолы ПГМФ и получают пропускающую фазовую дифракционную решетку. По предлагаемому способу изготовлена пропускающая измерительная фазовая дифракционная решетка-индекс с количеством штрихов на миллиметр равным 500 ДЛЯ комплекта с целой полосы 1 мкм. Комплект измерительных решеток установлен на специальной точной делительной машине и позволяет повысить точность деления и надежность работы комплекта с фотоэлектрической системой управления делением. Таким образом, использование решеток, изготовленных на предлож.енно-. му способу, позволяет повысить точность измерения линейных перемещений на 5-8% по сравнению с прототипом,что важно при использовании измерительных комплектов в делительных мгилинах для нарезания дифракционных решеток в станках с программным управлением, измерительных микроскопах и т.д.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОПУС КАЮЩЕЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ФАЗОВОЙ ДИФРАК ЦИОННОЙ РЕШЕТКИ, основанный на формировании в плоскости решетки матри цы двух идентичных систем штрихов, смещенных друг относительно друга по фазе, и на последующем копироваf « НИИ с полученной решетки ее реплики, отличающийся тем, что, с целью повышения точности фазового соотношения между смещенными системами штрихов, в процессе указанного формирования осуществляют нарезание единой системы штрихов симметричного двугранного профиля, затем экранируют нарезанную систему штрихов на половину их длины и путем вакуумного испарения наносят на открытую половину одной из граней штрихов слой материала, который обладает высокой адгезией к подложке, ориентируя при этом направление испарения параллельно непокрываемой грани штрихов, после чего экранируют вторую половину системы штрихов и наносят слой такой же толщины на о.ктрытую половину другой грани штрихов. П