Устройство для фазированного соединения дифракционных голографических решеток Советский патент 1981 года по МПК G02B5/32 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФАЗИРЬвАННОГО СОЕДИНЕНИЯ ДИФРАКЦИОННЫХ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ РЕШЕТОК

Изобретение относится к области прецизионного измерения .линейных перемещений и спектроскопии и может быть использовано в измерительной микроскопии, метрологии и сп ктральных приборах.

Известно устройство для изготовления голографических решеток, состоящее из источника когерентного- света, двухлучевого интерферометра и подложки с фоточувствительным материалом 1 .

Для получения дифракционной решетки с .равным шагом пучки света должны быть коллимированы, следовательно размер решетки определяется апертурой коллимирующей оптики, а значит ограничен. .

Ближайшим известным технизескщ решением является устройство для фазированного соединения дифракционных голографических решеток, состоя-щее из осветителя, зеркала, коллиматора, нефазйрованных дифр кционных решеток, расположенных последовательно на подложке, установленной с возможностью перемещения отйбси-, тельно оптической оси /осветител 2

Изготовляют составную копию следующим образом: на подложку с пблимеризующимся /слоем накладыва:ют две решетки, которые фазируют с помощью третьей по картине муаровых полос. В результате фазировки штрихи оригиналов располагаютсяпараллельно, а расстояние между шт1шхами двух соседних фазированных решеток равно целому числу постоянных (шагов) решетки. После полимеризации смолы

0 копию отделяют от оригиналов.

Недостатком устройства для изготовления составных, копий является невозможность устранения незаштрихованной области между

5 оригиналами и устранение ступеньки, оставшейся на смоле в месте ств1ковки оригиналов.

Целью изобретения является повышение точности соединения дифракцион0ных решеток.

Цель достигается за счет того, что в устройство введены полупрозрачные зеркало и дополнительный коллиматор, расположенные мез1сдУ Осве5тителем и зеркалом с кЬллиматором, так, чтобы их оптические оси скрещивались, а на подложку нанесен фоточувствительный слой, причем нефазированные дифракционные решетки жестdко закреплены на подложке.

На фиг,1 изображено предлагаемое стройство; на фиг.2 - 5 - пояснение работе устройства.

Оно состоит из осветителя, включающего лазер 1, полупрозрачное зеркало 2, зеркало 3, двух коллимируюих устройств, включающих короткофокусные объективы 4, ,5 и длиннофокусые б и 7. На подложке 8с фоточувствительным слоем размещены вдоль направления смещения подложки и жестко закреплены нефазиров4нные голографические дифракционные решетки 9-12; 13и14- фотодатчики для контроля муаровых полос при фазировании засвечиваемых участков 15-18,

Устройство работает следующим образом.

Отдельные участки печатаемой решетки фазируют по картине муаровых полос, образованных вспомогательной решеткой 9 и полем скрещенных пучков света 19 и 20 (фиг. 2) следующим образом: вначале на первбй приемной головке фотодатчика 13 фиксируют фазу муаровых полос от левой части участ- „ ка 9 вспомогательной решетки и производят экспозицию зоны 15 основной решетки двумя коллимированными пучками 19 и 20 сходящимися под углом.

Затем подложку с вспомогательными решетками перемещают на половину длины вспомогательной решетки 9 и на приемной головке фотодатчика 13 вновь выставляют прежнюю фазу муаровых полос небольшим смещением подложки (фиг.З). На приемной головке фотодатчика 14 запоминают фазу муаровых полос от левой части участка б и затем вновь производят смещение всей систекш на полшага вспомогательной решетки 1 (фиг.4). На приемной головкёфотода тчика 14 вновь небольшим смещением подложки находят фазу муаpoiBbix полос, после чего экспонируют участок 16 основной решетки (фиг.5) .,Для устранения незаштрихоьанных областей между соседними экспонируемыми- участками световое поле от скрещенных лучей выбирают несколько больше, -чем сам участок решетки 15 - 18.. Дошее процесс повторяется до экспонирования основной решетки нужной длины. Причем процесс последовательного экспонирования участков дифракционной решетки становится возможным лишь в том случае, когда вспомогательные нефазированные решетки жестко закреплены и последовательно размещены вдоль направления перемещения подложки. Между соседними участками не возникает фазовой ступеньки, так как толщина фоточувствительного ётеэя не зайиси т от экспозйШЙ .

Оценим -ошибки, которые могут возникнуть за счет неточности опррделения фазы муаровых полос, при сшивании дифракционных голографических решеток. Если точность установки фо5 тодатчика 1/.-муаровой полосы, где cL- погрешность установки фазы муаровой полосы, то это означает, что и сбой в фазе двух соседних решеток при сшивании /dL шага решетки. Если

0 печать основной решетки осуществляется за п экспозицией, а ошибки установки распределены по нормальному закону, тогда общая ошибка, т.е. смещение по фазе полос первого участка

решетки относительно последнего, выражение через постоянную решетки будет иметь ВИД д а .

В . эксперименте при печати 10 м 0 решетки аппаратура позволила экспонировать участок решетки 10 см, погрешность при ;установке фазы муаровой полосы 1/10, частота печатаемой решетки lOOOI. мм. Величина рассогласос вания первого участка решетки относительно последнего 1 мкм.

Формула изобретения

Устройство для фазированного соединения дифракционнЕ:1Х голографических решеток, состоящее из осветителя, зеркала, коллиматора, нефазированных дифракционных решеток, расположенных последовательно на подложке, установленной с возможностью перемещения относительно оптической Оси осветителя, отличающеес я тем, что, с целью повышения-. точности соединения, в устройство введены полупрозрачное зеркало и дополнительный коллиматор, расположенный между осветителем и зеркалом с коллиматором, так, чтобы их оптические оси скрещивались, а на подложку нанесен фоточувствительный слой, причём нефазированные дифракционные решетки жестко закреплены на подложке.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Проблемы

дифракционных решеток.

голографии , 1975, вып. 5, с. 61.

2, Митина Ф.А. и др. Составные копии измерительных дифракционных 60 решеток . -Оптико-механическая промышлейность, 1975, № 9, с. 47-SO.

ui.l

20

D D

13 14

Фиг. 2

fS

///

/j / ri te to 11 f7. fi

Фаг-З 1 /I-у I- //l //I/ 3 /7 // /2 Фиг. V Фиг. 5 16 It 17n