Способ записи голограммных дифракционных решеток Советский патент 1992 года по МПК G02B5/18 

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 коллимирован- ными интерферирующими пучками, падающими на подложку со светочувствительным слоем под определенными углами, причем частота записываемой решетки определяется углом схождения интерферирующих пучков:

ф arcsin (N А),

где Я -длина волны записываемого излучения;

N - частота штрихов записываемой г.д.р.

Необходимый угол схождения пучков при этом контролируется путем определения угла поворота зеркала, установленного в положение подложки со светочувствительным слоем, между двумя положениями ак- токоллимации интерферирующих пучков (Diffraction gratings M.C.Hutley. National Physical Laboratory. Teddington 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.

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

,

где v0 - требуемая частота штрихов записываемой г.д.р.;

,2,3...,

ориентируют интерферирукщие пучки и вспомогательную решетку таким образом, чтобы в направлении дифрагированных на вспомогательной решетке в n-й и m-й порядки дифракций пучков, причем , наблюдалась интерференционная картина с бесконечно широкой полосой, после чего устанавливают в плоскости пересечения интерферирующих пучков подложку со светочувствительным слоем и производят его экспонирование,

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:

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 VO/P ,

-требуемая частота штрихов записываемой г.д.р.;

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 дифракции пучков, причем , 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.

Аналогичных технических решений в отечественной и зарубежной научно-технической и патентной литературе не выявлено,

поэтому можно считать, что заявленный

способ обладает существенными отличиям.

На фиг. 1 показана оптическая схема

устройства для практической реализации

заявляемого способа.

Устройство содержит светоделитель- ную пластину 1, отражающие зеркала 2-4, вспомогательную дифракционную решетку

5,подложку со светочувствительным слоем

6,экраны для наблюдения интерференци- онных картин 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.

Способ реализуется следующим образом.

С помощью интерферометра (фиг. 1) формируют интерферирующие пучки М и г, в плоскости их пересечения устанавливается вспомогательная решетка 5 с частотой штрихов , , где v0 -частота штрихов записываемой решетки. Поворотами зеркал 3, А и перемещением вспомогательной решетки 5 совмещают дифрагированный в +1-й порядок пучсгк h и в -1-й порядок пучок 12, о чем свидетельствует интерференционная картина с бесконечно ши- рокой полосой на экране 7. Далее устанавливают в плоскости пересечения пучков подложку б, предварительно уменьшив освещенность в плоскости установки подложки с помощью нейтрального свето- фильтра, фиксируют подложку таким образом, чтобы на экране 8 наблюдалась интерференционная картина с бесконечно широкой полосой, убирают ослабляющий фильтр и производят экспонирование све- точувствительного слоя.

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 превы- шающее 0,005% от величины периода.

Предложенное техническое решение предполагается использовать при изготов- лении спектральных и измерительных г.д.р.

Таким образом, предложенный способ позволяет изготовлять г.д.р. с высокой точностью.

Формула изобретения

Способ записи голограммных дифракционных решеток, заключающийся в том, что с помощью интерферометра формируют коллимированные интерферирующие пучки, устанавливают в плоскости их пересечения вспомогательную дифракционную решетку с частотой штрихов

v Vo/p,

где v0 - частота штрихов записываемой решетки , 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 , наблюдалась интерференционная картина с бесконечно широкой полосой, устанавливают в плоскости пересечения интерферирующихпучковподложкусосветочувствительным слоем и производят его экспонирование, отличающийся тем, что, с целью повышения точности частоты записываемой решетки, после установки подложки со светочувствительным слоем в плоскость пересечения интерферирующих пучков до его экспонирования уменьшают мощность записывающих пучков до величины, не вызывающей отклик светочувствительного слоя, дополнительно формируют с помощью интерферометра интерференционную картину с бесконечно широкой полосой, создаваемую отраженными от подложки пучками, путем поворотов подложки вокруг двух взаимно перпендикулярных осей, лежащих в плоскости подложки, а затем увеличивают мощность записывающих пучков до величины, обеспечивающей запись интерференционной картины.

Использование: запись голограммных дифракционных решеток. Сущность изобретения: способ заключается в том, что формируют с помощью интерферометра два коллимированных интерферирующих пучка, в плоскости их пересечения устанавливают вспомогательную дифракционную решетку с частотой штрихов v v0/p, где v0 - частота штрихов записываемой решетки; , 2,3 .... ориентируют интерферирующие пучки и вспомогательную решетку таким образом, чтобы в направлении дифрагированных на вспомогательной решетке в n-й и т-й порядки дифракции пучков, причем , наблюдалась интерференционная картина с бесконечно широкой полосой, устанавливают в плоскости пересечения интерферирующихпучковподложкусо 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. 00 с