[发明专利]全息扫描曝光二维工作台位移和摆角测量光路结构

说明书

技术领域

本发明属于全息平面衍射光栅制作技术领域，具体涉及一种全息扫描曝光二维工作台位移和摆角测量光路结构。

背景技术

制造米级尺度全息光栅的方法主要有以下两种：一种是静态干涉场曝光方式，两束平面高斯光束相叠加形成直线状干涉条纹，而且干涉场与光栅基底始终保持静止，一次曝光将干涉条纹记录于曝光胶上，制造米级尺度光栅需要同等甚至更大尺寸的干涉场。另一种是扫描曝光方式，即采用两束小截面高斯激光相干涉形成光斑直径为毫米量级的干涉条纹(又称干涉场)，通过精密工作台的二维运动以扫描干涉场曝光方式将干涉场记录于曝光胶上，制作出具有纳米级精度的大面积平面衍射光栅。扫描干涉场曝光方式制作大面积全息光栅时不需要大口径光学系统，因此该方法降低了光学加工难度且更利于实现米级大尺寸全息光栅的制作。描干涉场曝光二维工作台的X轴位移用于确定光栅的每条刻线的位置，Y轴位移用于实现对光栅各刻线扫描过程中的速度均匀性进行控制，工作台的摆角测量用于实现工作台摆角控制及X轴测量镜面形补偿等。描描干涉场曝光二维工作台的X轴位移的短期测量精度要求在纳米量级，Y轴位移的短期测量精度要求在百纳米量级。工作台位移和摆角测量光路结构的优劣直接影响着扫描曝光光栅的性能指标，如衍射波前和杂散光等。

现有技术对工作台X轴方向运动的位移和摆角测量是将激光干涉计的参考反射镜与干涉计安放在同一大理石底座上，将测量反射镜固定在工作台上层台上，该方法没有考虑到干涉场承载平台热膨胀对工作台和干涉场在X轴方向相对位移测量精度的影响；现有技术对工作台Y轴方向运动的位移和摆角测量的测量反射镜仅采用一个长条测量反射镜实现，该方法对具有制造米级以上光栅长度的扫描曝光系统而言，要求其加工一个米级以上尺寸的平面长条反射镜，如对于500mm×1500mm光栅而言，其相应的Y轴反射镜长度则应大于1500mm，而且该反射镜的面形精度应在百纳米量级，该米级尺寸的Y轴长条反射镜的加工及装调难度较大。

发明内容

本发明的目的在于提出一种全息扫描曝光二维工作台位移和摆角测量光路结构，解决现有技术存在的干涉场承载平台热膨胀对测量精度的影响以及米级尺寸的Y轴长条反射镜的加工及装调难度大的问题。

为实现上述目的，本发明的全息扫描曝光二维工作台位移和摆角测量光路结构包括双频激光器、分光棱镜、转向棱镜、X轴测量系统和Y轴测量系统；所述X轴测量系统包括X轴光束方向调节器、X轴干涉计、潜望镜结构、X轴测量反射镜和X轴参考反射镜；所述Y轴测量系统包括Y轴光束方向调节器、Y轴干涉计、Y轴参考反射镜和Y轴测量反射镜；

所述双频激光器发出的激光经分光棱镜分出两束光，并分别通过转向棱镜进入到X轴测量系统和Y轴测量系统；

进入到X轴测量系统的光通过X轴光束方向调节器进入到所述X轴干涉计，光束经X轴干涉计分成上下两簇光，上面的光经过所述潜望镜结构进行光路折转后，入射到X轴参考反射镜表面，然后沿原光路返回到所述X轴干涉计的内部，下面的光经所述X轴测量反射镜反射后沿原光路返回至所述X轴干涉计的内部，上下两簇光的返回光在所述X轴干涉计内部发生干涉；

进入到Y轴测量系统的光依次通过n个分光棱镜和Y轴光束方向调节器分别进入到n个Y轴干涉计，每个Y轴干涉计将进入的光束分成上下两簇光，上面的光入射到一个Y轴参考反射镜表面后，沿原光路返回到所述Y轴干涉计的内部，下面的光经一个Y轴测量反射镜反射后沿原光路返回至所述Y轴干涉计的内部，上下两簇光的返回光在Y轴干涉计内部发生干涉。

所述潜望镜结构包括潜望镜固定座、反射镜固定块、两个潜望反射镜和反射镜压板；两个潜望反射镜的反射表面互相平行且与入射光束成45度角，潜望反射镜通过反射镜固定块和反射镜压板固定在所述潜望镜固定座上。

所述潜望反射镜的侧视图是一个直角梯形，所述直角梯形的下底边长为上底边长的二倍。

所述X轴测量系统还包括X轴反射镜调整座和X轴参考反射镜调整架；所述X轴参考反射镜通过所述X轴参考反射镜调整架安装在干涉场光学承载机构上，所述X轴参考反射镜位于光栅基底的上方，所述X轴测量反射镜通过X轴反射镜调整座设置在二维工作台上。

所述Y轴测量系统还包括Y轴测量反射镜调整架，多个Y轴测量反射镜分别通过Y轴测量反射镜调整架设置在二维工作台上。

所述n的取值为至少二个。