Устройство для изготовления периодических структур Советский патент 1986 года по МПК G02B27/42 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может найти применение, например, для изготовления шаблонов шкал и дифракционных решеток.

Целью изобретения является повышение точности изготовления структур путем уменьшения влияния непрямолинейности перемещения каретки.

На чертеже представлена оптическая схема устройства.

Устройство содержит последовательно установленные и оптически связанные источник 1 когерентного излучения, расширитель 2 пучка, светодели- тельный блок 3, эталонную структуру

4и два оборачивающих элемента 5 и 6, размещенных в симметричных порядках дифракции, реализуемой на эталонной структуре А, и выполненных в виде телескопических систем с увеличением Г . Све то делительный блок 3 имеет коэффициент деления 2. Его выходные оси пареллельны оптической оси расширителя 2 и лежат в плоскости, перпендикулярной штрихам эталонной структуры 4, которая, в свою очередь, ориентирована по нормали к указанным осям и разгмещена на каретке 7. Каретка 7 установлена с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном штрихам эталонной структуры 4. Оси элементов

5и 6 пересекаются в плоскости заготовки 8, которая также установлена на подвижной каретке 7.

Устройство работает следующим образом.

Выходящий из источника 1 когерентного излучения пучок расширяется системой 2 и, пройдя светоделитель- ный блок 3, разделяется на два параллельных пучка, падающих нормально на эталонную структуру 4. В результате дифракции двух ос.вещаюп91х пучков на эталонной структуре за ней распространяются две гру11:пы дифракционных порядков. В телескопических системах 5 и 6 диафрагмами, установленными в фокусе первых линз, отфильтровываются все порядки, кроме выбранных. Кроме того, телескопические системы сужают пучки и оборачивают их на 180 . После прохождения телескопических систем пучки совмещаются на заготовке 8 с образованием интерференционной картины. При перемещении каретки 7 С эталонной структурой 4 и

5

0

5

0

5

0

5

0

5

заготовкой в направлении, перпендикулярном осям освещающих пучков, полосы в интерференционной картине остаются неподвижными относительно поверхности и по ее длине формируется периодическая структура.

Например, пусть в качестве источника I взят He-Ne-лазер ЛГ-38 (/| « « 0,6328 мкм) с диаметром выходного пучка 3 мм. Пройдя расширитель 2 с увеличением Г 8, пучок диаметром 24 мм направляется в светодели- тельный блок 3, на выходе которого получают два параллельных пучка равной интенсивности, падающих нормально на эталонную структуру с периодом )0 мкм. Расстояние между осями пучков вдоль структуры равно 45 мм. За эталонной структурой 4 распространяются две группы дифракционных порядков. На пути ±5 порядков, угол дифракции которых равеи 18, установлены телескопические системы 5,6 с увеличением Г 1/8. Фокусные расстояния первой и второй линз телескопических систем 40 и 5 мм, диаметры 35 и 6 мм соответственнд. Телескопические системы оборачивают

фронты пучков на 180 и сужают выходные пучки до диаметра 3 мм. Кроме того, в фокусе первых линз телескопических систем установлены диафрагмы, перекрывающие все порядки, кроме пятых. Диаметр диафрагм 0мхм. Выходящие из телескопических систем 5 и 6 пучки совмещаются на поверхности заготовки 8 со светочувствительным слоем с образованием интерференционной картины. Заготовка располагается непосредственно за телескопическими системами на расстоянии 55 мм от эталонной структуры. Это расстояние определяется габаритами телескопических систем - фокусным расстоянием линз и их диаметром Эта- лонная структура и образец установлены на каретке прецизионного устройства перемещения с аэростатическими направляющими. При перемецении каретки, например, с помощью линейного электродвигателя по длине заготовки формируется структура с периодом 1 мкм.

Расширение освещающих пучков и последующее оборачивание фронта дифрагировавших пучков на 180 позволяет увеличить однородность ди4факш(ион- ной эффективности и, кроме того.

31

уменьшить случайную погрешность положения штрихов изготавливаемой структуры. Это связано с тем, что искажения волновых фронтов дифрагировавших пучков, обусловленные случайными погрешностями эталонной структуры, перемещаются в направлении,противоположном перемещению заготовки, что приводит к усреднению положения штрихов на ней.

В известном устройстве расширение освещающего пучка с целью уменьшения случайной погрешности положения штрихов приводит к необходимости увеличения расстояния между эталонной структурой и образцом дпя пространственного разделения дифрагировавших пучков. При равных параметрах эталонной структуры и освещающего пучка в известном устройстве указанное рас стояние превышает 160 мм при 55 мм в предлагаемом устройстве. В то же время можно показать, что погрешность, совмещения группы штрихов, обусловленная разворотом каретки при ее перемещении, пропорциональна ука заиному расстоянию. Следовательно, точность изготовления периодических структур при использовании предпа

гаемого устройства возрастает в 3

за.

I

ра

Выполнение оборачивающих элементов с Г I позволяет уменьшить рас- стояиие между эталонной структурой и заготовкой. Кроме того, сужение пучков, осуществляемое телескопическими системами, ослабляет требования к точности юстировки оптической схемы устройства и повыпает дифракционную эффективность изготавливаемой структуры. Введение светоделительно- го блока, расположенного между расширителем и эталонной структурой.

Редактор И.Рыбченко

Составитель Б.Кравченко Техред Н.Глущенко

Заказ 7063/51Тираж 501Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

помимо уменьшения pt CCTOHHHH между структурой и заготовкой позволяет исключить четыре отражателя, используемые в известном устройстве для юстировки дифрагировавших пучков, так как при нормальном падении освещающих пучков на структуру условие идеальной юстировки выполняется автоматически самой структурой. При этом повышается виброзащищенность устройства, его надежность, устойчивость к изменению внешних условий.

Формула изобретения

$20

25

30

J5

40

Устройство для изготовления периодических структур, содержащее последовательно установленные и оптически связанные источник когерентного излучения, расширитель пучка, эталонную структуру, ориентированную по нормали к оптической оси расширителя и размещенную на каретке, которая установлена с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном штрихам эталонной структуры, и два оббрачивающих элемента, размещенных в симметричных порядках дифракции, реализуемой на эталонной структуре,-отличающееся тем, что, с целью повышения точности изготовления структур путем уменьшения влияния непрямолинейности перемещения каретки, оно снабжено свето- делнтельным блоком с коэф4«циентом деления 2, установленным между расширителем пучка и эталонной структурой, причем выходные оси светоделительного блока параллельны оптической оси расширителя и лежат в плоскости, перпендикулярной штрихам эталонной структуры а оборачивающие элементы выполнены в идё телескопических систем с увеличением Г 1.

Корректор Л.Пилнпенко

Изобретение относится к оптическому приборостроению. Цель изобретения - псвьшение точности изготовления структур путем уменьшения влияния непрямолинейности перемещения каретки. В устройстве между расширителем 2 пучка и эталонной структурой 4 установлен светоделительный блок 3, разделяющий пучок когерентного излучения источника I, прошедший через расширитель 2, на два параллельных пучка. Диафрагмы оборачивающих элементов, выполненных в виде телескопических систем с увеличением Г 1 ,отфильтровывают все дифракционные порядки, распространяющиеся за эталонной структурой 4 в результате дифракции двух параллельных пучков на ней, кроме выбранных. На заготовке 8 пучки, совмещаясь, образуют интерференционную картину, полосы в которой остаются неподвижными при перемещении каретки 7 с эталонной структурой 4 и заготовкой перпендикулярно осям освещающих пучков. По длине заготовки формируется периодическая структура. 1 ил. i (Л сг 00 о ел о