Способ настройки устройства для записи голограммных дифракционных решеток на вогнутых подложках

Способ настройки устройства для записи голограммных дифракционных решеток на вогнутых подложках

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность: способ состоит в том, что с помощью синтезированного голограммного оптического элемента, установленного в устройстве для записи решеток в положение заготовки со светочувствительным слоем, формируют автоколлимационные изображения трех точечных источников с последующей фиксацией их в пространстве, причем изображение каждого точечного источника формируют соответствующей зоной синтезированного голограммного элемента 4 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК > * " "А)

ИЮНЯ - < ;:." "j )...,, 1

ЯДР ) ::-

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР .-,1:

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4888875/25 (22) 05.12.90 (46) 15,08,92, Бюл. N. 30 (71) Государственный институт прикладной оптики я (72) А,В.Лукин и Ю.В,Матвеев (56) Заявка ФРГ ¹ 3626715, кл. 6 02 В 27/00, 6 02 B 5/18, 1988.

Патент ГДР N. 243783, кл, G 03 Н 1/00, 1987.

Изобретение относится к .оптическому приборостроению, а именно к прикладной голографии, и может найти применение при изготовлении голограммн ых дифракционных решеток на вогнутых подложках.

Известен способ настройки устройства для записи вогнутых голограммных дифракционных решеток, заключающийся в установлении заданных линейных расстояний с помощью механических измерительных средств между точечными источниками излучения и центром заготовки со светочувствительным слоем, на котором записывается голограммная дифракционная решетка.

Известен также способ настройки устройства для получения дифракционных решеток, по которому два когерентных световых пучка ориентируют один относительно другого таким образом, чтобы они в плоскости установки светочувствительного слоя создавали интерференционную картину. При этом для настройки устройства используют по меньшей мере одну

„.,5UÄÄ 1755240 А1 (я)5 С 02 В 5/32, 6 03 Н 1/04

2 (54) СПОСОБ НАСТРОЙКИ УСТРОЙСТВА

ДЛЯ ЗАПИСИ ГОЛОГРАММНЫХ ДИФРАКЦИОННЫХ РЕШЕТОК НА ВОГНУТЫХ ПОДЛОЖКАХ (57) Сущность: способ состоит в том, что с помощью синтезировайного голограммного оптического элемента, установленного в устройстве для записи решеток в положение заготовки со светочувствительным слоем, формируют автоколлимационные изображения трех точечных источников с последующей фиксацией их в пространстве, причем изображение каждого точечного источника формируют соответствующей зоной синтезированного голограммного элемента. 4 ил.

Ькалибровочную решетку, установленную в плоскости светочувствительного слоя, На поверхности калибровочной решетки формируют интерференционную картину, изменяя углы падения обоих когерентных световых пучков до тех пор, пока период интерференционной картины не совпадает с периодом калибровочной решетки. Углы (у) падения обоих пучков и координаты калиб- у ровочной решетки измеряют с помощью измерительных приспособлений.

Недостатками известных способов яв- @ ляются ограниченная точность, обусловленнея погрешностями, сносимыми е проиессе 1;» измерений с помощью механических измерительных средств, а также их значительная трудоемкость.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ обратного позиционирования интерферометра для изготовления голограммных дифракционных решеток, который реализуется следующим образом. В интерферо1755240 метре для изготовления решеток в плоскость установки подложки со светочувствительным слоем устанавливается эталонная решетка, которая освещается двумя когерентными точечными источниками, Пучки, дифрагированные эталонной решеткой, интерферируют друг с другом. Для обратной юстировки точечного источника света в плоскости изображения интерферометра из большого числа возможных интерференционных картин определяются те, которые имеют эквидистантные и прямые полосы.

При этом один из точечных источников заранее устайавливается в заданное положение относительно центра подложки со светочувствительным слоем, а координаты второго определяются экспериментально.

Недостатком данного технического решения является низкая точность установки точечных источников, и сложность в реализации, Целью изобретения является повышение точности настройки устройства для записи голограммных дифракционных решеток на вогнутых подложках

Поставленная цель достигается тем, что в способе настройки устройства для записи голограммных дифракционных решеток на вогнутых подложках путем установки в заданное положение относительно центра подложки со светочувствительным слоем двух точечных источников когерентного излучения для формирования интерференционной картины формируют автоколлимационное изображение первого точечного источника излучения с помошью синтезированного оптического элемента, установленного в устройстве для изготовления голограммной дифракционной решетки в положение заготовки со светочувствительным слоем и имеющего три соосные круговые зоны на одной общей подложке. фиксируют положение первого источника, фиксируют центр синтезированного голограммного оптического элемента датчиком положения, поворачивают синтезированный голограммный оптический элемент вокруг оси, перпендикулярной плоскости голографирования, проходящей через . центр синтезированного голограммного оптического элемента, на угол р1 =а1 +а2, где а1 и — углы голографирования при записи голограммных дифракционных решеток, одновременно отслеживая центр синтезированного голограммного оптического элемента датчиком положения, формируют автоколлимационное изображение второго точечного источника излучения, фиксируют его положейие, затем поворачи5

20

âàþò синтезированный голограммный оптический элемент вокруг той же оси на угол р2 = -а, контролируя положение центра синтезированного голограммного оптического элемента датчиком положения, формируют автоколлимационное изображение третьего неактиничного точечного источни-. ка излучения, фиксируют его положение, устанавливают вместо синтезированного голограммного оптического элемента заroтовку со светочувствительным слоем, совмещая центр заготовки с фиксированным положением центра синтезированного голограммного оптического элемента s пространстве, форми ют автоколлимационное изображение третьего неактиничного источника излучения, причем каждый точечный источник формируют соответствующей зоной синтезированного голограммного оптического элемента, структура которого выполнена в соответствии с уравнением:

ЗО

1

pm= — m(A + 4 (), где уЪ вЂ” радиус m-го кольца круговой структуры синтезированного голограммного оптического элемента;

m — номер кольца;

);длина волны монохроматического излучения;

1 — расстояние между центром вогнутой поверхности заготовки со светочувствительным слоем и точечным источником.

На фиг. 1 схематично показано положение точечных источников относительно центра заготовки со светочувствительным слоем; на фиг. 2 — положение точечных источников -относительно центра синтезированного голограммного оптического

О элемента; на фиг. 3 — синтезированный голограммный оптический элемент, имеющий три круговые зоны и работающий в автоколлимационном режиме; на фиг. 4 — картина, наблюдаемая на экране при правильном

5 расположении точечных источников относительно центра синтезированного голограммного оптического элемента

Точечные источники излучения 1-3 расположены на расстоянии li, b,!з соответст0 венно от центра синтезированного голограммного оптического элемента 4, имеющего три соосные круговые зоны на одной общей подложке. Расстояния 11 и 1з — . рад „ етные, а !з равно радиусу криволиней5 ной поверхности заготовки со светочувствительным слоем. 8 сходящемся пучке излучения от синтезированного голограммного оптического элемента 4 (фиг; 3} устайовлен объектив 5, далее светоделительная

1755240 пластина 6 и экран 7. Между синтезированным голограммным оптическим элементом

4 и обьективом 5 вводятся экран 8 и нож

Фуко 9. По центру синтезированного голограммного оптического элемента 4 установлен датчик положенйя 10, Способ осуществляют следующим о6разом.

В устройстве для записи гологРаммных дифракционных решеток в положение заго- 10 товки со светочувствительным слоем, на К0тором предстоит записать решетку, устанавливают синтезйровайный голограм мный оптический элемент 4, таким образом., чтобы сформировать автоколлимационное 15 изображение первого точечного источника излучения, что соответствует положению синтезированного голограммного оптического элемента 4 (фиг. 3). Положение первого источника излучения фиксируют на 20 расстоянии )1 с помощью, например, ножа

Фуко. Это реализуют следующим образом.

Сходящийся пучок излучения от синтезированного голограммного оптического элемента . 4, формирующего 25 автоколлимационное изображение, соответствующей круговой зоной, проходит через объектив 5 и, частично отразившись от" светоделительной пластины 6, направляется на экран 7. В фокальной плоскости объ30 ектива 5 устанавливают нож Фуко, руководствуясь теневой картиной, для наблюдения которой используют экран 8, который затем убирают, Затем нож Фуко оси 0 S>. Путем продольного перемещения синтезированного голограммного оптического элемента 4 и поворота его вокруг вза40 имно перпендикулярных осей, точка пересечения которых совпадает с центром этого элемента, получают на экране 7 карти- ну в виде концейтрически расположенйых темного и светлого полуколец (фиг. 4), Фиксируют в этом положении центр синтезйро45 ванного голограммного оптического элемента с помощью датчика положения 10.

Затем поворачивают синтезированный го-

50 лограммный оптический элемент вокруг оси, перпендикулярной плоскости голографирования, проходящей через центр этого элемента, на угол р1 = а1 + аг, где а1 и аг — углы . голографирования, одновременно контролируя центр синтезированного голо- 55 граммного оптического элемента датчиком н положения (соответственно положение 4 на фиг.3). Устанавливают второй источник излучения на расстоянии!г от синтезированперемещают на расстояние, равное 1-2 ди- 35 аметру кружка рассеяния объектива, в направлении, перпендикулярном оптической його голограммного оптического элемента, формируют автоколлимационное изображение точечного источника 2 излучения таким же образом, как при фиксации точечного источника 1 излучения. Положение второго источника излучения 2 фиксируют в пространстве, Затем поворачивают синтезированный голограммный оптический элемент вокруг той же оси на угол pj = — e, контролируя положение цейтра этого элемента датчиком положения, устанавливают источник 3 излучения на расстоянии 1g, формируют автоколлимзционйое изображение неактиничного точечного источника 3 иэлучейия и фйксируют его ïîëîæåíèå в йространстве (соответственно положение 4" . на фиг. 3). После этого вместо синтезированного голограмнбго оптйЧеСкого элемента устанавливают Заготовку " со светочувствительным слоем, совмещая центр заготовки с фиксированным йоложением центра синтезирОванного голограммного оптического элемента в пространстве; формируют автоколлимационное йзображение неактиничного источника и производят экспонирование светочувствительного слоя сформированной интерференционной картиной.

Пример. Способ настройки устройства был реализован при изготовлении голограммной дифракционной решетки с рабочей областью спектра 530-1400 нм. Положение точечных. источников в устройстве для записи решетки относительно центра заготовки со светочувствительным слоем определялось следующйми параметрами: а1= 8 19", аг = 35 20 ; 11 = 249,18 мм;

1г = 196,28 м м.

Диаметры заготовок записываемой решетки и синтезированного голограммного элемента ф1 и г были равны 70 мм. Внешние диаметры зон синтезированного голограммного оптического элемента были равны 68 мм, 55,5 мм и 43 мм. Расстояние между зонами равно 0,5 мм.

Длина волны лазера ЛГН-512, используемого для записи решетки, Л> = 0,514 мкм.

Длина волны неактиничного света (лазер

ЛГ-52) Лг - 0,6328 мкм.

Погрешность установки точечных источников излучения относительно центра заготовки со светочувствительным слоем определялась с помощью выражения; hZ

= 0 127 (—.) Л, где f — фокусное расстоf2 г яние синтезированного голограммного элемента; D - макс. диаметр заштрихованной поверхности соответствующей зоны; Л вЂ” длина волны монохроматического излучения; l755240

ЬŠ— погрешность соответствующая потере интенсивности в центральном пятне изображения на 2О)». Таким образом, отклонения установки точечных источников соответственно будут равны: Л I> 5 10 мм;

hl2 4 10з мм; b 1з "i,1 10 мм. Расчетное значение допустимого .отклонения Ali составляет 5 10 мм, т.е., в данном случае достигается точность юстировкй в несколько раз выше допустимой.

Лабораторные испытания изобретения показали, что-при его реализацйи повышается точность настройки устройства. .. Таким образом, изобретение обеспечивает высокую точность процесса настройки устройства для записи голограммных дифракционных решеток, кроме того; предложенный способ более оператйвен и прост, так как не требуется каких-либо механических измерительных средств для его реализа ции;

Формула изббретения

Способ настройки устройства для записи голограммных дифракционных решеток на вогнутых йодложках. путем установки в заданное положение относительно центра подложки со светочувствительным слоем двух точечных источников когерентного излучения для формирования интерференционной картины, отл и ч а ю шийсятем, что, с целью повышения точности настройки, формируют автоколлимационное изображение первого точечного источника излучения с помощью синтезированного голограммного оптического элемента, установленного в устройство для изготовления голограммной дифракционной решетки s положение заготовки со светочувствительным слоем и имеющего три соосные круговйе зоны. на одной общей подложке, фиксируют положение первого источника, фиксируют центр синтезированного голограммного оптического элемента датчиком положения, поворачивают синтезированный голограммный оптический элемент вокруг оси, перпендикулярной плоскости голографирования, проходящей через центр синтезированного голограммного оптического элемента, на угол р< =а1 +а2, где

5 а и а2 — углы голографирования при записи голограммных дифракционных решеток, одновременно отслеживая центр синтезированного голограммного оптического элемента датчиком положения, формируют .

10 автоколлимационное изображение второго точечного источника излучения, фиксируют его положение, затем поворачивают синтезированный голограммный оптический элемент вокруг той же оси на угол р =-а, 15 контролируя положение центра синтезированного голограммного оптического элемента датчиком положения, формируют автоколлимационное изображение третьего неактиничного точечного источника излуче20 ния, фиксируют его положение„устанавлйвают вместо синтезированного голограммного оптического элемента заготовку со светочувствительным слоем, совмещая центр заготовки с фиксйрованным положением центра синтезированного голограммного оптического элемента в пространстве, формируют автоколлимационное изображение третьего неактиничного источника излучения, причем каждый точечный

®0 источник формируется соответствующей зоной синтезированного голограммного оптического элемента, структура которого выполнена всоответствии с уравнением

35 /Р — вГХ%1Х+ 4 Ii л где ру — радиус в-го кольца круговой структуры синтезированного голограммного оптическОго эслемейта;

m — номер кольца;

40 А- длйна волны монохроматического излучения;, 1 — расстояние между центром вогнутой поверхности заготовки со светочувствительным слоем и точечным источником.

1755249

1755240

Составитель Ю,Матвеев

Техред M,Mîðãåíòàë

Корректор С,Пекарь

Редактор Н,Горват

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 2892 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям Г ри ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5