一種體全息光柵的一步曝光裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種體全息光柵的一步曝光裝置及方法。該裝置的光路為：鐳射發(fā)射器(1)所發(fā)射的一束鐳射光由分光器(2)分為三束或多束分光路，并分別通過各分光路的一個(gè)或多個(gè)反射鏡(4)同時(shí)對體全息感光物質(zhì)(5)進(jìn)行曝光。所述鐳射發(fā)射器(1)發(fā)射波長為λ的鐳射光經(jīng)過所述的多個(gè)分光器(2)分為的多束光束形成多束分光路，分別被多個(gè)反射鏡(4)反射，通過對所述多個(gè)反射鏡(4)反射角度的調(diào)制實(shí)現(xiàn)多路光束方向調(diào)制，以設(shè)定的多個(gè)方向同時(shí)射入所述體全息感光物質(zhì)(5)從而使體全息感光物質(zhì)(5)曝光，在其中形成立體光柵。只需一次曝光過程，所形成體全息光柵可以實(shí)現(xiàn)對入射光的波長和衍射角度的特定選擇性。
【專利說明】一種體全息光柵的一步曝光裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種體全息光柵的一步曝光方法。

【背景技術(shù)】
[0002]按照結(jié)構(gòu)分類，光柵作為一種重要的光學(xué)器件，可分為平面光柵和體全息光柵兩種，這主要是根據(jù)記錄在介質(zhì)中的光柵厚度與記錄的干涉條紋間距相比較而言的。當(dāng)兩相干光束在介質(zhì)內(nèi)相互作用，形成三維光柵狀全息圖，便將其稱之為體全息光柵。相比而來，體全息光柵制備，理論分析都較平面光柵更加復(fù)雜，但由于體全息光柵因衍射效率高、并且對入射角度以及入射光波長由更高高的敏感性，在理論技術(shù)制備工藝，感光材料不斷發(fā)展的條件下已經(jīng)成為未來應(yīng)用發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)。
[0003]體全息光柵的刻寫一般使用紫外曝光，即通過兩束激光照射并相互干涉以后形成干涉條紋，將感光材料放置在干涉條紋的位置，使得材料特性發(fā)生周期性變化，再經(jīng)過一系列工藝處理，形成折射率永久調(diào)制的體全息光柵。紫外曝光的過程決定了體全息布拉格光柵的空間頻率和布拉格角，從而最終決定了光柵的最終特性。
[0004]現(xiàn)有的對于體全息光柵進(jìn)行紫外曝光的方法一般是采用馬赫-曾德干涉法，就是將一束紫外激光分成等光強(qiáng)的兩束，然后再使兩束激光在空間重疊后干涉，從而形成干涉條紋。通過調(diào)整兩束光的夾角來改變干涉條紋的空間頻率，通過調(diào)整光柵材料放置的角度來改變光柵主平面法相角度。但是使用這種方法在同一時(shí)間只形成一種選擇性結(jié)構(gòu)的立體光柵，即形成的光柵僅對一種入射波長和入射角發(fā)生高效率的衍射效應(yīng)。隨著新的應(yīng)用需求以及新曝光材料的研制，體全息光柵技術(shù)向著復(fù)合光柵，即可同時(shí)對多個(gè)特定入射角度和波長fly Ψ), (I2, f>2), (I3, f>3) 的光同時(shí)發(fā)生高效率的衍射作用。一般來說，現(xiàn)有方式多使用分層體全息技術(shù)，即制備對不同入射角度和波長發(fā)生高效衍射的體光柵并且疊加在一起形成層狀結(jié)構(gòu)?；蛘吒鶕?jù)布拉格匹配理論，不斷改變相干光束之間的角度，在一個(gè)體全息經(jīng)過多次曝光形成復(fù)合型體光柵。以上兩種制備方式，都需要多次曝光過程,設(shè)計(jì)復(fù)雜成本較高。
[0005]本發(fā)明一種體全息光柵的一步曝光制備方法，即通過多束相干光束在同一時(shí)間入射體全息曝光材料，通過對所述入射的多束光線兩兩之間夾角的調(diào)制在所述體全息感光物質(zhì)中生成不同的立體光柵。同時(shí)，在曝光過程中，通過理論控制所形成光柵主平面法線方向f，從而得到特定方向性的立體光柵。本方法在調(diào)整光束之間夾角后經(jīng)過一次曝光便可制備所需的可復(fù)用體全息材料，可方便的通過調(diào)整少量參數(shù)，得到所需的體全息光柵。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種體全息光柵的一步曝光裝置及方法。
[0007]技術(shù)方案:本發(fā)明的一種體全息光柵的一步制備方法所使用特定光路結(jié)構(gòu)主要由一定波長的鐳射發(fā)射器，以及多個(gè)分光器，擴(kuò)束器以及反射鏡組成。設(shè)計(jì)光路使鐳射發(fā)射器所發(fā)射的特定波長的一束錯(cuò)射光分為三束同時(shí)對體全息感光物質(zhì)進(jìn)行曝光。
[0008]所述一定波長的錯(cuò)射發(fā)射器發(fā)射一定波長2的錯(cuò)射光被所述的多個(gè)分光器分為多束光束。每束光束隨后通過所述擴(kuò)束器以一定角度入射所述反射鏡之后射入體全息感光物質(zhì)對其進(jìn)行曝光。
[0009]所述鐳射發(fā)射器發(fā)射一定波長J的鐳射光經(jīng)過所述的多個(gè)分光器分為的多束光束被反射鏡反射，通過對所述多個(gè)反射鏡反射角度的調(diào)制實(shí)現(xiàn)多路光束方向調(diào)制，以特定的多個(gè)方向同時(shí)射入體全息感光物質(zhì)從而是體全息感光物質(zhì)曝光，在其中形成立體光柵。所述的射入體全息感光物質(zhì)的多路光束在空間上多角度射入，不僅限于同一平面。
[0010]所述體全息感光物質(zhì)中形成的立體光柵B2 > θ3, I, I?)由所述入射體全息感光物質(zhì)多束光線的兩兩之間夾角(?, θ2, θ3> 以及所述鐳射發(fā)射器發(fā)射確定波長的鐳射光波長I決定，通過對所述入射體全息感光物質(zhì)多束光線的兩兩之間夾角(?, Qp Q^f 的調(diào)制在所述體全息感光物質(zhì)中生成不同的立體光柵。同時(shí)，在曝光過程中，通過理論控制所形成光柵主平面法線方向1，從而得到特定方向性的立體光柵。
[0011]所述體全息感光物質(zhì)中生成的不同的立體光柵Q2 ? Q2 >......1, 在曝光定型后，對特定波長(I1Z A2f I3…以及特定入射角度(5?, φζ.? φ3......)具有一定的選擇性，即在曝光制作完成后使用過程中，所述全息感光物質(zhì)中所制成光柵對特定入射角度和波長^1)? {α2? φ2)β (lgi 9?)……的光同時(shí)發(fā)生特定的衍射作用。
[0012]體全息感光物質(zhì)中立體光柵θ2> θζ> ,.,,,,Xf I?)的制備應(yīng)針對應(yīng)用場景，
即根據(jù)所需被衍射的不同波長和入射角(A1, φι), (12, (I3^ V3)......以及所使用的所述鐳射光的一定波長I,根據(jù)體全息光柵理論推導(dǎo)出對應(yīng)的制備過程中的多束光線之間的兩兩夾角Q1 > Q3,,即:

【權(quán)利要求】
1.一種體全息光柵的一步曝光裝置，其特征在于該裝置包括鐳射發(fā)射器(I)、以及多個(gè)分光器(2)、擴(kuò)束器(3)和反射鏡(4);其光路為:錯(cuò)射發(fā)射器(I)所發(fā)射的一束錯(cuò)射光由分光器(2)分為三束或多束分光路,并分別通過各分光路的一個(gè)或多個(gè)反射鏡(4)同時(shí)對體全息感光物質(zhì)(5)進(jìn)行曝光。
2.一種如權(quán)利要求1所述的體全息光柵的一步曝光裝置的曝光方法，其特征在于所述鐳射發(fā)射器(I)發(fā)射波長為λ的鐳射光經(jīng)過所述的多個(gè)分光器(2)分為的多束光束形成多束分光路，分別被多個(gè)反射鏡(4)反射，通過對所述多個(gè)反射鏡(4)反射角度的調(diào)制實(shí)現(xiàn)多路光束方向調(diào)制，以設(shè)定的多個(gè)方向同時(shí)射入所述體全息感光物質(zhì)(5)從而使體全息感光物質(zhì)(5)曝光，在其中形成立體光柵。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的體全息光柵的一步曝光裝置的曝光方法，其特征在于所述的射入體全息感光物質(zhì)(5)的多路光束在空間上多角度射入，不僅限于同一平面。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的體全息光柵的一步曝光裝置的曝光方法，其特征在于所述體全息感光物質(zhì)(5)中，形成的立體光柵θ2, θ3>.,.,,,2, 由所述入射體全息感光物質(zhì)(5)的多束光線的兩兩之間夾角O1, θ2! θ3? 以及所述鐳射發(fā)射器(I)發(fā)射所確定波長的鐳射光波長2決定，即符合多束光的干涉規(guī)律；通過對所述入射體全息感光物質(zhì)(5)多束光線的兩兩之間夾角P1, Q2 ’ ‘ 的調(diào)制在所述體全息感光物質(zhì)(5)中生 成不同的立體光柵；同時(shí)，在曝光過程中，通過理論控制所形成光柵主平面法線方向f，從而得到特定方向性的立體光柵。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的體全息光柵的一步曝光裝置的曝光方法，其特征在于所述體全息感光物質(zhì)(5)中，生成的多個(gè)立體光柵B2t θ3,4在曝光定型后，對特定波長Izi A3......)以及特定入射角度φ2 > φ3.)具有選擇性，即在曝光制作完成后使用過程中，所述體全息感光物質(zhì)(5 )中的立體光棚θ2 ? θ3 ^ ,.,...η)對特定入射角度和波長(I1- ^1)^ (λ2, φ2), (Igi ρ3)的光同時(shí)發(fā)生衍射作用。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的體全息光柵的一步曝光裝置的曝光方法，其特征在于所述體全息感光物質(zhì)(5)中，立體光柵B21 θ2>......Af J7)的制備應(yīng)針對應(yīng)用場景，即根據(jù)所需被衍射的不同波長和入射角(iy (?ζ, φ2), (i3, φ3)……以及所使用的所述鐳射光的波長i根據(jù)體全息光柵理論推導(dǎo)出對應(yīng)的制備過程中的多束光線之間的兩兩
【文檔編號(hào)】G02B5/18GK104076620SQ201410326863
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】張宇寧, 雷威, 湯勇明, 王保平, 劉奡, 翁一士 申請人:東南大學(xué)