Способ настройки устройства для записи голограммных дифракционных решеток на вогнутых подложках Советский патент 1992 года по МПК G02B5/32 G03H1/04 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к прикладной голографии, и может найти применение при изготовлении голограммных дифракционных решеток на вогнутых подложках.

Известен способ настройки устройства для записи вогнутых голограммных дифракционных решеток, заключающийся в установлении заданных линейных расстояний с помощью механических измерительных средств между точечными источниками излучения и центром заготовки со светочувствительным слоем, на котором записывается голограммная дифракционная решетка.

Известен также способ настройки устройства для получения дифракционных решеток, по которому деа когерентных световых пучка ориентируют один относительно другого таким образом, чтобы они в плоскости установки светочувствительного слоя создавали интерференционную картину. При этом для настройки устройства используют по меньшей мере одну

калибровочную решетку, установленную в плоскости светочувствительного слоя, На поверхности калибровочной решетки формируют интерференционную картину, изменяя углы падения обоих когерентных световых пучков до тех пор, пока период интерференционной картины не совпадает с периодом калибровочной решетки. Углы падения обоих пучков и координаты калибровочной решетки измеряют с помощью измерительных приспособлений.

Недостатками известных способов являются ограниченная точность, обусловленная погрешностями, вносимыми в процессе измерений с помощью механических измерительных средств, а также их значительная трудоемкость.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ обратного позиционирования интерферометра для изготовления голограммных дифракционных решеток, который реализуется следующим образом. В интерферосл

С

СП

ел к -N о

метре для изготовления решеток в плоскость установки подложки со светочувствительным слоем устанавливается эталонная решетка, которая освещается двумя когерентными точечными источниками. Пучки, дифрагированные эталонной решеткой, интерферируют друг с другом. Для обратной юстировки точечного источника света в плоскости изображения интерферометра из большого числа возможных интерференционных картин определяются те, которые имеют эквидистантные и прямые полосы. При этом один из точечных источников заранее устанавливается в заданное положение относительно центра подложки со светочувствительным слоем, а координаты второго определяются экспериментально.

Недостатком данного технического решения является низкая точность установки точечных источников, и сложность в реализации.

Целью изобретения является повышение точности настройки устройства для записи голограммных дифракционных решеток на вогнутых подложках

Поставленная цель достигается тем, что в способе настройки устройства для записи голограммных дифракционных решеток на вогнутых подложках путем установки в заданное положение относительно центра подложки со светочувствительным слоем двух точечных источников когерентного излучения для формирования интерференционнойкартиныформируютавтоколлимационное изображение первого точечного источника излучения с помощью синтезированного оптического элемента, установленного в устройстве для изготовления программной дифракционной решетки в положение заготовки со светочувствительным слоем и имеющего три соосные круговые зоны на одной общей подложке, фиксируют положение первого источника, фиксируют центр синтезированного гопо- граммного оптического элемента датчиком положения, поворачивают синтезированный голограммный оптический элемент вокруг оси, перпендикулярной плоскости голографирования, проходящей через центр синтезированного программного оптического элемента, на угол pi эм -f 02 , где а и Ой - углы голографирования при записи голограммных дифракционных решеток, одновременно отслеживая центр синтезированного голограммного оптического элемента датчиком положения, формируют автоколлимационное изображение второго точечного источника излучения, фиксируют его положение, затем поворачивают синтезированный голограммный оптический элемент вокруг той же оси на угол -аа, контролируя положение центра синтезированного голограммного оптического элемента датчиком положения, формируют автоколлимационное изображение третьего неактиничного точечного источника излучения, фиксируют его положение, устанавливают вместо синтезированного

голограммного оптического элемента заготовку со светочувствительным слоем, совмещая центр заготовки с фиксированным положением центра синтезированного голограммного оптического элемента в пространстве, формируют автоколлимационное изображение третьего неактиничного источника излучения, причем каждый точечный источник формируют соответствующей зоной синтезированного голограммного оптического элемента, структура которого выполнена в соответствии с уравнением:

1

par (A + 4 f i ),

где - радиус m-го кольца круговой структуры синтезированного голограммного оптического элемента; m - номер кольца; А- длина волны монохроматического излучения;

fi - расстояние между центром вогнутой поверхности заготовки со светочувствительным слоем и точечным источником. На фиг. 1 схематично показано положекие точечных источников относительно центра заготовки со светочувствительным слоем; на фиг. 2 - положение точечных источников относительно центра синтезированного голограммного оптического

элемента; на фиг. 3 - синтезированный голограммный оптический элемент, имеющий три круговые зоны и работающий в автоколлимационном режиме; на фиг. 4 - картина, наблюдаемая на экране при правильном

расположении точечных источников относительно центра синтезированного голограммного оптического элемента.

Точечные источники излучения 1-3 расположены на расстоянии li, h, 1з соответственно от центра синтезированного голограммного оптического элемента 4, имеющего три соосные круговые зоны на одной общей подложке. Расстояния И и la - ракетные, а 1з равно радиусу криволинейной поверхности заготовки со светочувстви- тельным слоем, В сходящемся пучке излучения от синтезированного голограммного оптического элемента 4 (фиг. 3) установлен объектив 5, далее светоделительная

пластина 6 и экран 7 Между синтезированным голограммным оптическим элементом 4 и объективом 5 вводятся экран 8 и нож Фуко 9. По центру синтезированного голо- граммного оптического элемента 4 установ- лен датчик положения 10,

Способ осуществляют следующим образом.

В устройстве для записи голограммных дифракционных решеток в положение заго- товки со светочувствительным слоем, на котором предстоит записать решетку, устанавливают синтезированный голограм- мный оптический элемент 4, таким образом, чтобы сформировать автоколлимационное изображение первого точечного источника излучения, что соответствует положению синтезированного голограммного оптического элемента 4 (фиг. 3). Положение первого источника излучения фиксируют на расстоянии Н с помощью, например, ножа Фуко. Это реализуют следующим образом. Сходящийся пучок излучения от синтезированного голограммного оптического элемента4,формирующего автоколлимационное изображение, соответствующей круговой зоной, проходит через объектив 5 и, частично отразившись от светоделительной пластины 6, направляется на экран 7. В фокальной плоскости объ- ектива 5 устанавливают нож Фуко, руководствуясь теневой картиной, для наблюдения которой используют экран 8, который затем убирают. Затем нож Фуко перемещают на расстояние, равное 1-2 ди- аметру кружка рассеяния объектива, в направлении, перпендикулярном оптической оси О SL Путем продольного перемещения синтезированного голограммного оптического элемента 4 и поворота его вокруг вза- имно перпендикулярных осей, точка пересечения которых совпадает с центром этого элемента, получают на экране 7 картину в виде концентрически расположенных темного и светлого полуколец (фиг. 4). Фик- сируют в этом положении центр синтезиро- ванного голограммного оптического элемента с помощью датчика положения 10. Затем поворачивают синтезированный го- лограммный оптический элемент вокруг оси, перпендикулярной плоскости голографирования, проходящей через центр этого элемента, на угол р - а + «г. где а и % - углы голографирования, одновременно контролируя центр синтезированного голо- граммного оптического элемента датчиком положения (соответственно положение 4 на фиг.З). Устанавливают второй источник излучения на расстоянии h от синтезированного голограммного оптического элемента формируют автоколлимационное изображение точечного источника 2 излучения таким же образом, как при фиксации точечного источника 1 излучения. Положение второго источника излучения 2 фиксируют в пространстве. Затем поворачивают синтезированный голограммный оптический элемент вокруг той же оси на угол pi - - as , контролируя положение центра этого элемента датчиком положения, устанавливают источник 3 излучения на расстоянии з. формируют автоколлимационное изображение неактиничного точечного источника 3 излучения и фиксируют его положение в пространстве (соответственно положение 4 на фиг. 3). После этого вместо синтезированного голограмного оптического элемента устанавливаютз аготовкусосветочувствительным слоем, совмещая центр заготовки с фиксированным положением центра синтезированного голограммного оптического элемента в пространстве, формируют автоколлимационное изображение неактиничного источника и производят экспонирование светочувствительного слоя Сформированной интерференционной картиной.

Пример. Способ настройки устройства был реализован при изготовлении голо- граммной дифракционной решетки с рабочей областью спектра 530-1400 нм. Положение точечных источников в устройстве для записи решетки относительно центра заготовки со светочувствительным слоем определялось следующими параметрами:

«1 8°19 ; «2 - 35°20 ; И 249,18 мм; ,28 мм.

Диаметры заготовок записываемой решетки и синтезированного голограммного элемента 01 и 02 были равны 70 мм. Внешние диаметры зон синтезированного голограммного оптического элемента были равны 68 мм, 55,5 мм и 43 мм. Расстояние между зонами равно 0,5 мм.

Длина волны лазера ЛГН-512. используемого для записи решетки, AI 0,514 мкм. Длина волны неактиничного света (лазер ЛГ-52) Яа 0,6328 мкм.

Погрешность установки точечных источников излучения относительно центра заготовки со светочувствительным слоем определялась с помощью выражения: AZ

0,127 ( Я . где I - фокусное расстояние синтезированного голограммного элемента; D - макс, диаметр заштрихованной поверхности соответствующей зоны; Я -длина волны монохроматического излучения;

AZ -- погрешность соответствующая потере интенсивности в центральном пятне изображения на 20%. Таким образом, отклонения установки точечных источников соответственно будут равны: Alt 5 мм; AI2 4 мм; Д1з 1,1 10 мм. Расчетное Значение допустимого отклонения All составляет 5 102 мм, т.е., в данном случае достигается точность юстировки в несколько раз выше допустимой.

Лабораторные испытания изобретения показали, что при его реализации повышается точность настройки устройства.

Таким образом, изобретение обеспечивает высокую точность процесса настройки устройства для записи голограммных дифракционных решеток, кроме того, предложенный способ более оперативен и прост, так как не требуется каких-либо механических измерительных средств для его реализации.

Формула изобретения

Способ настройки устройства для записи голограммных дифракционных решеток на вогнутых подложках, путем установки в заданное положение относительно центра подложки со светочувствительным слоем двух точечных источников когерентного излучения для формирования интерференционной картины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности настройки, формируют автоколлимационное изображение первого точечного источника излучения с помощью синтезированного го- лограммного оптического элемента, установленного в устройство для изготовления голограммной дифракционной решетки в положение заготовки со светочувствительным слоем и имеющего три соосные круговые зоны на одной общей подложке, фиксируют положение первого источника, фиксируют центр синтезированного голограммного оптического элемента датчиком положения, поворачивают синтезированный голограммный оптический элемент вокруг оси, перпендикулярной плоскости голографирования, проходящей через центр синтезированного голограммного оптического элемента, на угол р а. + аг . где

«1 и Oi - углы голографирования при записи голограммных дифракционных решеток, одновременно отслеживая центр синтезированного голограммного оптического элемента датчиком положения, формируют

автоколлимационное изображение второго точечного источника излучения, фиксируют его положение, затем поворачивают синтезированный голограммный оптический элемент вокруг той оси на угол pi - - 02 ,

контролируя положение центра синтезированного голограммного оптического элемента датчиком положения, формируют автоколлимационное изображение третьего неактиничного точечного источника излучения, фиксируют его положение, устанавливают вместо синтезированного программного оптического элемента заготовку со светочувствительным слоем, совмещая центр заготовки с фиксированным

положением центра синтезированного голограммного оптического элемента в пространстве, формируют автоколлимационное изображение третьего неактиничного источника излучения, причем каждый точечный

источник формируется соответствующей зоной синтезированного голограммного оптического элемента, структура которого выполнена в соответствии с уравнением

АЛ /Тт(Т:ГТ77Т

где рт - радиус m-го кольца круговой структуры синтезированного голограммного оптического элемента; . m - номер кольца;

Д- длина волны монохроматического

излучения;

li - расстояние между центром вогнутой поверхности заготовки со светочувствительным слоем и точечным источником.

J&e0/rr0faa

Сущность: способ состоит в том, что с помощью синтезированного голограммного оптического элемента, установленного в устройстве для записи решеток в положение заготовки со светочувствительным слоем, формируют автоколлимационные изображения трех точечных источников с последующей фиксацией их в пространстве, причем изображение каждого точечного источника формируют соответствующей зоной синтезированного голограммного элемента 4 ил.

фиг. /

фаа 2

fO

фиг.З