一種全息光柵三維主動(dòng)穩(wěn)定控制記錄方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種全息光柵三維主動(dòng)穩(wěn)定控制記錄方法，具體為：（1）制備兩個(gè)參考光柵；（2）獲得兩個(gè)參考光柵的莫爾條紋；（3）在全息記錄光路中放置主光柵干板，打開干涉記錄光，記錄記錄光場與兩參考光柵形成的莫爾條紋圖像，獲得參考圖像；（4）實(shí)時(shí)記錄記錄光場與兩參考光柵形成的莫爾條紋圖像；（5）與參考圖像比較，獲得莫爾條紋圖像移動(dòng)信息，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制補(bǔ)償裝置，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)莫爾條紋圖像與參考圖像一致；（6）達(dá)到設(shè)定曝光時(shí)間，經(jīng)顯影獲得主光柵。本發(fā)明通過三維主動(dòng)穩(wěn)定控制干涉光場，使得當(dāng)記錄光場相對(duì)光柵基板發(fā)生變化時(shí)，能在長時(shí)間曝光過程中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，提高大口徑光柵全息記錄的穩(wěn)定性。
【專利說明】一種全息光柵三維主動(dòng)穩(wěn)定控制記錄方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種全息光柵三維主動(dòng)穩(wěn)定控制記錄方法，用以實(shí)現(xiàn)大口徑光柵長時(shí)間全息曝光記錄。
【背景技術(shù)】
[0002]大口徑脈沖壓縮光柵是實(shí)現(xiàn)超快超強(qiáng)脈沖激光的關(guān)鍵元件。在超大功率拍瓦量級(jí)激光裝置中，對(duì)光柵的口徑需求已達(dá)米級(jí)。隨著光柵口徑的增大，干涉光路變得龐大，全息曝光時(shí)間將大大延長，當(dāng)全息記錄的干涉條紋密度比較高，如光柵周期在亞微米量級(jí)，光柵口徑在米級(jí)尺度范圍，全息記錄干涉光場幾十納米運(yùn)動(dòng)變化的累積效應(yīng)會(huì)嚴(yán)重影響全息光柵掩模的形貌。如何實(shí)現(xiàn)長時(shí)間全息記錄過程中干涉光場的納米級(jí)穩(wěn)定成為米級(jí)口徑光柵制造成敗的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本專利的發(fā)明目的是提供一種采用三維主動(dòng)控制技術(shù)獲得全息記錄干涉光場相對(duì)穩(wěn)定的方法，實(shí)現(xiàn)干涉光場與記錄光柵之間的相對(duì)穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)大口徑光柵長時(shí)間全息曝光記錄，用以制作優(yōu)質(zhì)的大口徑全息光柵。
[0004]為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種全息光柵三維主動(dòng)穩(wěn)定控制記錄方法，包括下列步驟:
(1)在全息干涉記錄光場中，在待放置主光柵干板的側(cè)邊設(shè)置兩個(gè)參考光柵干板，然后同時(shí)對(duì)兩塊參考光柵干板進(jìn)行曝光；
(2)對(duì)兩塊參考光柵進(jìn)行顯影操作，獲得第一參考光柵和第二參考光柵；
(3)將獲得的第一參考光柵和第二參考光柵原位放置到原記錄光路中，記錄光場將與兩參考光柵形成莫爾條紋，微調(diào)參考光柵位置，獲得數(shù)條較稀疏的莫爾條紋，并用攝像系統(tǒng)記錄莫爾條紋；
(4)在全息記錄光路中放置主光柵干板，打開干涉記錄光，并用攝像系統(tǒng)記錄下記錄光場與兩參考光柵形成的莫爾條紋圖像，得到參考圖像；
(5)攝像系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄記錄光場與兩參考光柵形成的莫爾條紋圖像，并與步驟(4)中參考圖像比較，獲得莫爾條紋圖像移動(dòng)信息，若圖像一致，攝像系統(tǒng)繼續(xù)記錄莫爾條紋圖像，若圖像不一致，則調(diào)節(jié)第一反射鏡沿著鏡面法向一維平動(dòng)，或者調(diào)節(jié)第一擴(kuò)束器二維運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制莫爾條紋圖像，使其與參考圖像保持一致；
(6)到達(dá)設(shè)定曝光時(shí)間，完成主光柵的全息記錄，經(jīng)顯影，獲得主光柵。
[0005]優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟(5)中采用微位移器調(diào)節(jié)第一反射鏡沿著鏡面法向一維平動(dòng)，改變一束記錄光的光程，可以控制莫爾條紋的位相，從而控制干涉光場與主光柵之間的位相。
[0006]優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第一擴(kuò)束器的二維運(yùn)動(dòng)，由垂直于光軸的X方向和Y方向運(yùn)動(dòng)構(gòu)成:Y方向運(yùn)動(dòng)，改變記錄光束的入射角，用于消除干涉條紋空間頻率變化，控制其運(yùn)動(dòng)可以使第一參考光柵上的莫爾條紋角度發(fā)生傾斜變化；x方向運(yùn)動(dòng)，改變一束記錄光束的俯仰角度，使干涉條紋發(fā)生旋轉(zhuǎn)，控制其運(yùn)動(dòng)可以使第二參考光柵上的莫爾條紋疏密變化，消除干涉條紋相對(duì)記錄光柵基板旋轉(zhuǎn)。
[0007]進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述微位移器為壓電陶瓷微位移器。
[0008]上文中，當(dāng)?shù)诙⒖脊鈻诺哪獱枟l紋向上或向下移動(dòng)，調(diào)節(jié)第一反射鏡沿鏡面法向一維前后平動(dòng)，改變一束記錄光的光程，可以控制莫爾條紋的位相，從而控制干涉光場與主光柵之間的位相，實(shí)現(xiàn)干涉光場位相補(bǔ)償控制。
[0009]上文中，當(dāng)?shù)谝粎⒖脊鈻派系哪獱枟l紋角度發(fā)生傾斜變化時(shí)，調(diào)節(jié)第一擴(kuò)束器Y方向運(yùn)動(dòng)，改變記錄光束的入射角，用于消除干涉光場條紋空間頻率變化，控制其運(yùn)動(dòng)可以使第一參考光柵上的莫爾條紋角度發(fā)生傾斜變化，實(shí)現(xiàn)干涉條紋空間頻率控制。
[0010]上文中，當(dāng)?shù)诙⒖脊鈻派系哪獱枟l紋疏密變化時(shí)，調(diào)節(jié)第一擴(kuò)束器X方向運(yùn)動(dòng)，改變一束記錄光束的俯仰角度，使干涉條紋發(fā)生旋轉(zhuǎn)，控制其運(yùn)動(dòng)可以使第二參考光柵上的莫爾條紋疏密發(fā)生變化，消除干涉光場條紋相對(duì)記錄光柵基板的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)干涉條紋旋轉(zhuǎn)控制。
[0011]由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明通過三維主動(dòng)穩(wěn)定控制干涉光場，包括干涉光場位相補(bǔ)償控制，干涉條紋空間頻率控制，干涉條紋旋轉(zhuǎn)控制，使得當(dāng)記錄光場相對(duì)光柵基板發(fā)生變化時(shí)，能在長時(shí)間曝光過程中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，提高大口徑光柵全息記錄的穩(wěn)定性，從而能夠獲得優(yōu)質(zhì)的全息光柵。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是莫爾條紋示意圖；
圖2是實(shí)施例一的干涉光場控制原理示意圖；
圖3是實(shí)施例一中第一參考光柵、第二參考光柵與主光柵分布意圖；
圖4是實(shí)施例一中第一參考光柵、第二參考光柵與干涉光場形成的莫爾條紋示意圖；圖5是實(shí)施例一中干涉光場的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)示意圖，其中(a)干涉條紋位相變化，(b)干涉條紋旋轉(zhuǎn)變化，(c)干涉條紋空頻變化；
圖6是實(shí)施例一中第二參考光柵莫爾條紋位相控制示意圖，其中(a)原始圖像，(b)莫爾條紋位相變化后圖像，(c)校正后圖像；
圖7是實(shí)施例一中第一參考光柵莫爾條紋傾斜控制示意圖，其中(a)原始圖像，(b)莫爾條紋傾斜變化后圖像，(C)校正后圖像；
圖8是實(shí)施例一中干涉條紋旋轉(zhuǎn)引起莫爾條紋疏密控制示意圖，其中(a)原始圖像，(b)莫爾條紋疏密變化后圖像，(C)校正后圖像。
[0013]其中:1、主光柵干板；2、第一參考光柵；3、第二參考光柵；4、莫爾條紋；5、第一反射鏡；6、第一擴(kuò)束器；7、第一記錄光束；8、第二記錄光束；9、壓電陶瓷微位移器。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
實(shí)施例一:附圖1是莫爾條紋示意圖，參見附圖2至附圖8所示，一種全息光柵三維主動(dòng)穩(wěn)定控制記錄方法，待記錄主光柵口徑為400mmX IOOOmm,光柵空頻為1740Line/mm,光柵記錄過程包括下列步驟:
(I)如附圖2所示，為本實(shí)施例一干涉光場控制原理示意圖，全息干涉記錄光場中，在待放置主光柵干板I的側(cè)邊設(shè)兩參考光柵干板，然后同時(shí)對(duì)兩塊參考光柵干板進(jìn)行曝光，第一記錄光束7、第二記錄光束8相對(duì)全息光柵干板的入射角為21.06度，記錄光的波長為
0.4131um。
[0015](2)取出參考光柵，對(duì)其進(jìn)行顯影操作，獲得第一參考光柵2( 口徑為50mmX 1000mm)和第二參考光柵3( 口徑為400mmX 50mm)，第一參考光柵2、第二參考光柵3與主光柵干板I的分布如附圖3所不。
[0016](3)將獲得的第一參考光柵2和第二參考光柵3原位放置到原記錄光路中，記錄光場將與兩參考光柵形成莫爾條紋，微調(diào)參考光柵位置可以得到數(shù)條較稀疏的莫爾條紋4 (2條-10條)，并用攝像系統(tǒng)記錄莫爾條紋，如附圖4所示。
[0017](4)在全息記錄光路中放置主光柵干板1，打開干涉記錄光，并用攝像系統(tǒng)記錄下記錄光場與兩參考光柵形成莫爾條紋圖像，得到參考圖像，如附圖6中的(a)，附圖7中的
(a)所示。
[0018](5)攝像系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄記錄光場與兩參考光柵形成莫爾條紋圖像，如附圖6中的
(b)，附圖7中的(b)，附圖8中的(b)所示，并與步驟(4)中參考圖像比較，獲得莫爾條紋圖像移動(dòng)信息，若圖像一致，攝像系統(tǒng)繼續(xù)記錄莫爾條紋圖像，若圖像不一致，則利用壓電陶瓷微位移器9驅(qū)動(dòng)第一反射鏡5沿鏡面法向一維平動(dòng)，第一擴(kuò)束器6 二維運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制莫爾條紋圖像與參考圖像一致，如附圖6，附圖7，附圖8所示；當(dāng)?shù)诙⒖脊鈻?的莫爾條紋向上或向下移動(dòng)，如附圖6中的(b)，調(diào)節(jié)第一反射鏡5沿鏡面法向一維平動(dòng)，得到附圖6中的(c);當(dāng)?shù)谝粎⒖脊鈻?上的莫爾條紋角度發(fā)生傾斜變化時(shí)，如附圖7中的(b)，調(diào)節(jié)第一擴(kuò)束器6Y方向運(yùn)動(dòng)，得到附圖7中的(c);當(dāng)?shù)诙⒖脊鈻派?的莫爾條紋疏密變化時(shí)，如附圖8中的(b)，調(diào)節(jié)第一擴(kuò)束器X方向運(yùn)動(dòng)，得到附圖8中的(C)。
[0019](6)到達(dá)設(shè)定曝光時(shí)間，完成主光柵的全息記錄，經(jīng)顯影，獲得主光柵。
【權(quán)利要求】
1.一種全息光柵三維主動(dòng)穩(wěn)定控制記錄方法，其特征在于:在全息記錄光路中設(shè)置三種控制方法，分別為干涉條紋位相補(bǔ)償控制，干涉條紋空間頻率控制和干涉條紋旋轉(zhuǎn)控制，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償記錄干涉條紋相對(duì)光柵基板變化，實(shí)現(xiàn)大口徑光柵長時(shí)間穩(wěn)定全息干涉記錄，包括下列步驟: (1)全息干涉記錄光場中，在待放置主光柵干板(I)的側(cè)邊設(shè)置兩個(gè)參考光柵干板，然后同時(shí)對(duì)兩塊參考光柵干板進(jìn)行曝光； (2)取出參考光柵，對(duì)其進(jìn)行顯影操作，獲得第一參考光柵(2)和第二參考光柵(3)； (3)將獲得的第一參考光柵(2)和第二參考光柵(3)原位放置到原記錄光路中，全息干涉記錄光場將與兩參考光柵形成莫爾條紋，微調(diào)參考光柵位置，獲得數(shù)條較稀疏的莫爾條紋，并用攝像系統(tǒng)記錄莫爾條紋； (4)在全息記錄光路中放置主光柵干板(I)，打開干涉記錄光，并用攝像系統(tǒng)記錄下全息干涉記錄光場與兩參考光柵形成的莫爾條紋圖像，記錄存儲(chǔ)一幅參考圖像； (5)攝像系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄記錄光場與兩參考光柵形成的莫爾條紋圖像，并與步驟(4)中參考圖像比較，獲得莫爾條紋圖像移動(dòng)信息，若圖像一致，攝像系統(tǒng)繼續(xù)記錄莫爾條紋圖像；若圖像不一致，則調(diào)節(jié)第一反射鏡(5)沿著鏡面法向一維平動(dòng)，或者調(diào)節(jié)第一擴(kuò)束器(6) 二維運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制莫爾條紋圖像，使其與參考圖像保持一致； (6)到達(dá)設(shè)定曝光時(shí)間，完成主光柵的全息記錄，經(jīng)顯影，獲得主光柵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全息光柵三維主動(dòng)穩(wěn)定控制記錄方法，其特征在于:所述步驟(5)中采用微位移器調(diào)節(jié)第一反射鏡(5)沿著鏡面法向一維平動(dòng)，改變一束記錄光的光程，可以控制莫爾條紋的位相，從而控制干涉光場與主光柵之間的位相。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全息光柵三維主動(dòng)穩(wěn)定控制記錄方法，其特征在于:所述第一擴(kuò)束器(6)的二維運(yùn)動(dòng)，由垂直于光軸的X方向和Y方向運(yùn)動(dòng)構(gòu)成:Y方向運(yùn)動(dòng)，改變記錄光束的入射角，用于消除干涉條紋空間頻率變化，控制其運(yùn)動(dòng)可以使第一參考光柵(2)上的莫爾條紋角度發(fā)生傾斜變化；Χ方向運(yùn)動(dòng)，改變一束記錄光束的俯仰角度，使干涉條紋發(fā)生旋轉(zhuǎn)，控制其運(yùn)動(dòng)可以使第二參考光柵(3)上的莫爾條紋疏密變化，消除干涉條紋相對(duì)記錄光柵基板旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種全息光柵三維主動(dòng)穩(wěn)定控制記錄方法，其特征在于:所述微位移器為壓電陶瓷微位移器。
【文檔編號(hào)】G03H1/12GK103955128SQ201410176749
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】李朝明, 吳建宏, 陳新榮 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)