一種制備類一維結(jié)構(gòu)的激光全息干涉方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明屬于激光全息干涉技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種激光全息干涉工藝，特別是一種制 備類一維結(jié)構(gòu)的激光全息干涉方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 激光全息干涉技術(shù)是利用多數(shù)相干激光匯聚于一點(diǎn)，在匯聚點(diǎn)形成空間周期變化 的干涉圖案（亦稱光學(xué)格點(diǎn)），由于干涉場(chǎng)中的記錄介質(zhì)感光程度不同使折射率產(chǎn)生周期 性變化從而形成周期變化的有序結(jié)構(gòu)即光子晶體，其結(jié)構(gòu)由相干光的參數(shù)決定。目前，所制 備的光子結(jié)構(gòu)按照介電常數(shù)的空間周期性變化以及光子能隙出現(xiàn)的空間維度，可以分為一 維、二維和三維光學(xué)格點(diǎn)，分別指在一維、二維和三維空間各方向上具有介電常數(shù)的空間和 周期性變化和光子頻率禁帶的光子晶體結(jié)構(gòu)。光子晶體在光學(xué)方面的應(yīng)用要求其周期常數(shù) 要在亞微米量級(jí)，而目前人工制作周期為微米、亞微米量級(jí)的多維度光子晶體還存在許多 困難，光學(xué)波段的光子結(jié)構(gòu)的制備仍然是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。在目前的光子格點(diǎn)制作中，有精密機(jī)械 加工法、電子束直寫法、激光直寫法、膠體自組裝法和激光全息光刻法等，激光全息光刻技 術(shù)近年來因其能夠經(jīng)濟(jì)、快速靈活、可制作大面積制作等優(yōu)勢(shì)，為微納米尺度不同維度光子 結(jié)構(gòu)的制備提供了有效的方法，受到了廣泛的重視，已應(yīng)用于制備二維點(diǎn)陣全息圖（專利 號(hào)為CN1314621A)以及全息三維動(dòng)態(tài)顯示（專利號(hào)為CN101707724A)等方面。但是已有 的方法存在一定的不足，制備不同維度的光子晶體需要搭建不同的干涉光路，光路結(jié)構(gòu)復(fù) 雜，可變參數(shù)多，尤其是當(dāng)光束數(shù)目超過6束時(shí)，調(diào)節(jié)起來則非常復(fù)雜，結(jié)構(gòu)制備的重復(fù)性 欠佳。而利用雙光束干涉制作的一維層狀結(jié)構(gòu)，層和層之間具有空隙易造成層間坍塌，引入 許多缺陷，結(jié)構(gòu)合格率低。利用其他方法制備類一維結(jié)構(gòu)時(shí)，獲得的結(jié)構(gòu)帶隙多落于紅外波 段，制備可見波段的光子帶隙材料較為困難；若采用多數(shù)光干涉制備類一維結(jié)構(gòu)，當(dāng)光束數(shù) 目較多時(shí)，較難確保各束光的光強(qiáng)、偏振、相位的一致性，即便是光路搭建完好，實(shí)驗(yàn)時(shí)也比 較脆弱，稍微有環(huán)境的震動(dòng)、噪聲，或者任意一束光不匹配，就會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的失調(diào)，在實(shí)驗(yàn) 上難以大面積制備類一維結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供 一種全新便捷的制備類一維結(jié)構(gòu)的激光全息干涉方法，通過鏡像添加技術(shù)和偏振調(diào)節(jié)技術(shù) 實(shí)現(xiàn)類一維層狀干涉結(jié)構(gòu)的制備，制備的類一維層狀結(jié)構(gòu)的兩層之間規(guī)律的分布著一些凹 凸，類似于丘陵的起伏，能有效防止層狀結(jié)構(gòu)的坍塌，在整體上呈現(xiàn)層狀的長(zhǎng)程有序，是比 較穩(wěn)定的一類層狀結(jié)構(gòu)。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明制備類一維結(jié)構(gòu)的激光全息干涉過程為：由常規(guī)的激 光器取出5束激光光束繞豎直方向?qū)ΨQ分布并匯聚于一點(diǎn)，在5束激光匯聚處添加單一介 質(zhì)膜高反射鏡，單一介質(zhì)膜高反射鏡的反射面朝下并垂直于豎直方向，5束激光光束分別 經(jīng)過單一介質(zhì)膜高反射鏡反射后產(chǎn)生與原激光光束參數(shù)一致的5束鏡像光束，再根據(jù)所選 取的激光光束選擇曝光量，使沿豎直方向的等光強(qiáng)面由柱狀結(jié)構(gòu)演變?yōu)榻宦?lián)結(jié)構(gòu)的周期排 布，獲得準(zhǔn)晶-周期的三維模型；然后通過偏振調(diào)節(jié)技術(shù)方法，利用單波長(zhǎng)半波片將5束激 光光束的偏振角度由0°調(diào)整為90°，使縱向上的交聯(lián)結(jié)構(gòu)開始逐漸斷開，演變?yōu)榫哂邪?凸分布的類一維層狀結(jié)構(gòu)。
[0005] 本發(fā)明所述激光光束為任意波長(zhǎng)的相干激光光束，各激光光束與豎直方向的夾角 相等，且能自由調(diào)節(jié)，各激光光束在x-y投影面的夾角相等，相鄰光束投影夾角均為72°。
[0006] 本發(fā)明所述單波長(zhǎng)半波片的波長(zhǎng)與激光光束的波長(zhǎng)相匹配，使單波長(zhǎng)半波片能自 由調(diào)節(jié)該激光光束的偏振。
[0007] 本發(fā)明制備的類一維層狀結(jié)構(gòu)的每一層表面上有序分布著凹凸的起伏，起伏符合 準(zhǔn)晶排布，整體上呈一維的長(zhǎng)程有序排布，類一維層狀結(jié)構(gòu)的周期與入射光束和豎直方向 的夾角（即入射角）有關(guān)，周期隨著入射角的改變而變化。
[0008] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是突破了激光全息干涉中光束數(shù)目多 不易調(diào)節(jié)的瓶頸，通過添加高反射鏡引入鏡像光束，從而使干涉光束數(shù)目翻倍，而且各光束 之間的光學(xué)性質(zhì)不發(fā)生任何改變，光路搭建便捷有效、光束調(diào)節(jié)易于實(shí)現(xiàn)；二是基于5束 激光光束干涉制備準(zhǔn)晶的光路，準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)在二維平面內(nèi)交聯(lián)點(diǎn)較多，通過5+5鏡像獲得類 一維結(jié)構(gòu)時(shí)，x-y面內(nèi)依然保留較多的交聯(lián)點(diǎn)，給層狀結(jié)構(gòu)較大的支撐；三是光束的調(diào)節(jié)只 需調(diào)節(jié)原光束即可，如入射角、光強(qiáng)、偏振等，鏡像光束隨著原光束的改變而改變，實(shí)現(xiàn)起來 簡(jiǎn)單便捷；四是光束偏振的調(diào)節(jié)通過半波片的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，操作簡(jiǎn)單可行；五是通過改變激 光光束的入射角改變類一維層狀結(jié)構(gòu)的周期，從而獲得帶隙位于不同位置的類一維層狀結(jié) 構(gòu)；六是通過調(diào)節(jié)干涉激光光束的光強(qiáng)改變類一維結(jié)構(gòu)的介質(zhì)填充比，使得每一層上的凸 起填充多少發(fā)生改變，從而針對(duì)不同的感光材料調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；其方法簡(jiǎn)單，原理可 靠，過程可控，操作簡(jiǎn)便，成本低，可重復(fù)性高，易于實(shí)現(xiàn)，可廣泛應(yīng)用于多種感光介質(zhì)的制 備。
【附圖說明】：
[0009] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例涉及的激光全息干涉光路構(gòu)型圖，其中（a)為5束相干激光 干涉光路構(gòu)型圖，（b)為5+5 (含鏡像光束）束光干涉光路構(gòu)型圖。
[0010]圖2為本發(fā)明實(shí)施例5束相干激光干涉所得準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)示意圖，其中（a)、（c)中5 束相干激光的光偏振均為0°，分別為立體圖和俯視圖；(b)、（d)中5束相干激光的光偏振 均為90°，分別為立體圖和俯視圖。
[0011] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例涉及的5+5束光干涉所有光束偏振均為0°所得準(zhǔn)晶-周期 結(jié)構(gòu)示意圖，其中（a)、（b)和（c)分別為立體圖、主視圖和左視圖。
[0012] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例涉及的5+5束光干涉所有光束偏振均為90°所得類一維結(jié)構(gòu) 示意圖，其中（a)、（b)和（c)分別為立體圖、主視圖和左視圖。
【具體實(shí)施方式】：
[0013] 下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0014] 實(shí)施例：
[00