采用外差式干涉條紋鎖定控制的全息光柵曝光方法
【專利摘要】采用外差式干涉條紋鎖定控制的全息光柵曝光方法，涉及光譜【技術(shù)領(lǐng)域】，現(xiàn)有技術(shù)中采用線陣CCD實現(xiàn)全息光柵曝光方法中存在由于線陣CCD的響應(yīng)速度較慢，導(dǎo)致對較高頻率的條紋抖動抑制效果差的問題，配備一套全息光柵曝光裝置；配備一套外差式干涉條紋鎖定控制裝置；干涉條紋實時鎖定并放置光柵基底進行曝光。本發(fā)明提出的方法可以保證在全息光柵的曝光過程中，干涉條紋相對光柵基底的相位鎖定于某一固定值，由于控制帶寬較高，可以較好的抑制高頻條紋抖動，保證全息光柵槽型的對比度，提高全息光柵制作工藝水平。
【專利說明】采用外差式干涉條紋鎖定控制的全息光柵曝光方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光譜【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及的采用外差式干涉條紋鎖定控制的全息光柵曝光方法。
【背景技術(shù)】
[0002]全息光柵是一種重要的光學(xué)元件，全息光柵的曝光過程是全息光柵制作過程中最為重要的工藝環(huán)節(jié)之一?，F(xiàn)有的全息光柵曝光裝置，如圖1所示，包括光源激光器1、第一分光片4、第二平面反射鏡5、第三平面反射鏡6、第一擴束鏡15、第二擴束鏡16、干涉場17。光源激光通過第一分光片4，兩束光束經(jīng)過第二平面反射鏡5和第三平面反射鏡6后，變?yōu)榈谝皇涗浌?和第二束記錄光8，兩束光分別經(jīng)過第一擴束鏡15和第二擴束鏡16后，交匯區(qū)域為干涉場17 ;在全息光柵的曝光過程中，由于光具臺和光學(xué)器件的振動、空氣流動、溫度波動等因素會導(dǎo)致干涉條紋相對于光柵基底發(fā)生相位移動。特別是在長時間曝光的情況下，將造成光柵槽型的對比度下降，若相位漂移量過大，光柵基底將無法記錄干涉條紋。外差法是一種干涉測量方法，其測量信號中包含載波和被測量項，通過信號解調(diào)即可獲得被測量項，與零差法相比，外差法測量克服了直流漂移問題，抗干擾能力強，測量精度高。
[0003]與本發(fā)明專利接近的已有技術(shù)是中國專利號為ZL 200610039967.6，發(fā)明名稱為《用控制裝置穩(wěn)定全息干涉條紋的方法及裝置》，該方法中利用線陣CCD采集干涉條紋圖像信息并傳送給控制裝置，控制裝置計算條紋漂移量，控制與反射鏡連接在一起的壓電陶瓷移動進行相位補償。這種方法直接對干涉條紋進行檢測，可以有效穩(wěn)定曝光區(qū)域的干涉條紋，但由于線陣CCD的響應(yīng)速度較慢，對干涉條紋的緩慢漂移抑制效果較好，對較高頻率的條紋抖動抑制效果有限。為提高對高頻條紋抖動的抑制效果，提出采用外差式干涉條紋鎖定控制的全息光柵曝光方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中采用線陣CCD實現(xiàn)全息光柵曝光方法中存在由于線陣CCD的響應(yīng)速度較慢，導(dǎo)致對較高頻率的條紋抖動抑制效果差的問題，提供一種采用外差式干涉條紋鎖定控制的全息光柵曝光方法。
[0005]步驟一、在全息光柵曝光裝置中配置外差式干涉條紋鎖定控制裝置，光源激光器發(fā)出的激光經(jīng)第一定頻聲光調(diào)制器后的零級衍射光經(jīng)第一分光片后形成第一束記錄光和第二束記錄光；所述第一束記錄光進入聲光移頻器后的出射光束為移頻干涉光束，所述移頻干涉光束經(jīng)過第二分光片和第四分光片進入第一相位測量接收器；第二束記錄光進入第二定頻聲光調(diào)制器后的出射光束為定頻干涉光束，所述定頻干涉光束經(jīng)過第三分光片和第五分光片進入第二相位測量接收器；經(jīng)第一定頻聲光調(diào)制器出射的一級衍射光作為相干光束相位測量的參考光束，所述一級衍射光經(jīng)過第一平面反射鏡、第四平面反射鏡、第六分光片后，透射光束經(jīng)第五分光片進入第二相位測量接收器；反射光束經(jīng)第五平面反射鏡和第四分光片進入第一相位測量接收器；[0006]步驟二、通過人機交互界面設(shè)定移頻干涉光束和定頻干涉光束之間的目標(biāo)相位差，所述第一相位測量接收器和第二相位測量接收器分別接收差頻光信號并進行光電信號轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的電信號傳入控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)獲得移頻干涉光束和定頻干涉光束之間的相位差；
[0007]步驟三、根據(jù)步驟二獲得的相位差與設(shè)定的目標(biāo)相位差比較，控制聲光移頻器的驅(qū)動頻率，調(diào)整移頻干涉光束的頻率，實現(xiàn)干涉條紋的閉環(huán)鎖定，然后將光柵基底放置在干涉條紋鎖定后的干涉場中進行曝光。
[0008]本發(fā)明工作原理:本發(fā)明所述的聲光器件可以改變?nèi)肷涔獾念l率，入射光經(jīng)過聲光器件即聲光移頻器9內(nèi)部后將發(fā)生衍射，出射的O級光保持入射光的頻率，出射的I級衍射光將在入射光的頻率fo基礎(chǔ)上增加一個頻率M0設(shè)第一定頻聲光調(diào)制器2出射的一級
衍射光頻率為，其波動方程為:
[0009]
【權(quán)利要求】
1.采用外差式干涉條紋鎖定控制的全息光柵曝光方法，其特征是，該方法由以下步驟實現(xiàn): 步驟一、在全息光柵曝光裝置中配置外差式干涉條紋鎖定控制裝置，光源激光器(I)發(fā)出的激光經(jīng)第一定頻聲光調(diào)制器(2)后的零級衍射光經(jīng)第一分光片(4)后形成第一束記錄光(7)和第二束記錄光(8);所述第一束記錄光(7)進入聲光移頻器(9)后的出射光束為移頻干涉光束(11)，所述移頻干涉光束(11)經(jīng)過第二分光片(13)和第四分光片(18)進入第一相位測量接收器(23);第二束記錄光(8)進入第二定頻聲光調(diào)制器(10)后的出射光束為定頻干涉光束(12)，所述定頻干涉光束(12)經(jīng)過第三分光片(14)和第五分光片(19)進入第二相位測量接收器(24);經(jīng)第一定頻聲光調(diào)制器(2)出射的一級衍射光作為相干光束相位測量的參考光束，所述一級衍射光經(jīng)過第一平面反射鏡(3)、第四平面反射鏡(20)、第六分光片(21)后，透射光束經(jīng)第五分光片(19)進入第二相位測量接收器(24);反射光束經(jīng)第五平面反射鏡(22)和第四分光片(18)進入第一相位測量接收器(23); 步驟二、通過人機交互界面(29)設(shè)定移頻干涉光束(11)和定頻干涉光束(12)之間的目標(biāo)相位差，所述第一相位測量接收器(23)和第二相位測量接收器(24)分別接收差頻光信號并進行光電信號轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的電信號傳入控制系統(tǒng)(25)，所述控制系統(tǒng)(25)獲得移頻干涉光束(11)和定頻干涉光束(12 )之間的相位差； 步驟三、根據(jù)步驟二獲得的相位差與設(shè)定的目標(biāo)相位差比較，控制聲光移頻器(9)的驅(qū)動頻率，調(diào)整移頻干涉光束(11)的頻率，實現(xiàn)干涉條紋的閉環(huán)鎖定，然后將光柵基底放置在干涉條紋鎖定后的干涉場(17)中進行曝光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用外差式干涉條紋鎖定控制的全息光柵曝光方法，其特征在于，所述的控制系統(tǒng)(25)包括差頻信號測量板卡(26)、核心控制器(27)和并行IO板卡(28)，所述第一相位測量接收器(23)與差頻信號測量板卡(26)的測量軸連接，第二相位測量接收器(24)與差頻信號測量板卡(26)的參考軸連接，核心控制器(27)讀取差頻信號板卡(26 )的參考軸和測量軸數(shù)據(jù)，通過并行IO板卡(28 )控制聲光移頻器(9 )，所述第一相位測量接收器(23)與第二相位測量接收器(24)將接收的差頻光信號轉(zhuǎn)換為電信號后，傳入控制系統(tǒng)(25)，所述控制系統(tǒng)(25)內(nèi)部的差頻測量板卡(26)的減法器對相干光束的相位作差，獲取移頻干涉光束(11)和定頻干涉光束(12)之間的相位差，該相位差與設(shè)定的目標(biāo)相位差比較，將比較結(jié)果通過反饋控制算法計算并通過IO板卡(28 )輸出數(shù)字控制量控制聲光移頻器(9)的驅(qū)動頻率，調(diào)整移頻干涉光束(11)的頻率，完成干涉條紋的閉環(huán)鎖定。
【文檔編號】G02B5/32GK103698835SQ201310693328
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】宋 瑩, 巴音賀希格, 李文昊, 姜珊, 潘明忠 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所