[发明专利]一种制备类一维结构的激光全息干涉方法

说明书

本发明属于激光全息干涉技术领域，涉及一种制备类一维结构的激光全息干涉方法，先由激光器取出5束激光光束绕竖直方向对称分布并汇聚于一点，在5束激光汇聚处添加单一介质膜高反射镜，5束激光光束经过单一介质膜高反射镜反射后产生与原激光光束参数一致的5束镜像光束，再根据所选取的激光光束选择曝光量，获得准晶‑周期的三维模型；然后通过偏振调节技术方法，利用单波长半波片将5束激光光束的偏振角度由0°调整为90°，即得到具有凹凸分布的类一维层状结构；其方法简单，原理可靠，过程可控，操作简便，成本低，可重复性高，易于实现，可广泛应用于多种感光介质的制备。

技术领域：

本发明属于激光全息干涉技术领域，涉及一种激光全息干涉工艺，特别是一种制备类一维结构的激光全息干涉方法。

背景技术：

激光全息干涉技术是利用多数相干激光汇聚于一点，在汇聚点形成空间周期变化的干涉图案(亦称光学格点),由于干涉场中的记录介质感光程度不同使折射率产生周期性变化从而形成周期变化的有序结构即光子晶体，其结构由相干光的参数决定。目前，所制备的光子结构按照介电常数的空间周期性变化以及光子能隙出现的空间维度，可以分为一维、二维和三维光学格点，分别指在一维、二维和三维空间各方向上具有介电常数的空间和周期性变化和光子频率禁带的光子晶体结构。光子晶体在光学方面的应用要求其周期常数要在亚微米量级，而目前人工制作周期为微米、亚微米量级的多维度光子晶体还存在许多困难，光学波段的光子结构的制备仍然是一项挑战。在目前的光子格点制作中，有精密机械加工法、电子束直写法、激光直写法、胶体自组装法和激光全息光刻法等，激光全息光刻技术近年来因其能够经济、快速灵活、可大面积制作等优势，为微纳米尺度不同维度光子结构的制备提供了有效的方法，受到了广泛的重视，已应用于制备二维点阵全息图(专利号为CN1314621A)以及全息三维动态显示(专利号为CN101707724A)等方面。但是已有的方法存在一定的不足，制备不同维度的光子晶体需要搭建不同的干涉光路，光路结构复杂，可变参数多，尤其是当光束数目超过6束时，调节起来则非常复杂，结构制备的重复性欠佳。而利用双光束干涉制作的一维层状结构，层和层之间具有空隙易造成层间坍塌，引入许多缺陷，结构合格率低。利用其他方法制备类一维结构时，获得的结构带隙多落于红外波段，制备可见波段的光子带隙材料较为困难；若采用多束 光干涉制备类一维结构，当光束数目较多时，较难确保各束光的光强、偏振、相位的一致性，即便是光路搭建完好，实验时也比较脆弱，稍微有环境的震动、噪声，或者任意一束光不匹配，就会出现结构上的失调，在实验上难以大面积制备类一维结构。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，针对现有技术中存在的问题，提供一种全新便捷的制备类一维结构的激光全息干涉方法，通过镜像添加技术和偏振调节技术实现类一维层状干涉结构的制备，制备的类一维层状结构的两层之间规律的分布着一些凹凸，类似于丘陵的起伏，能有效防止层状结构的坍塌，在整体上呈现层状的长程有序，是比较稳定的一类层状结构。

为了实现上述目的，本发明制备类一维结构的激光全息干涉过程为：由常规的激光器取出5束激光光束绕竖直方向对称分布并汇聚于一点，在5束激光汇聚处添加单一介质膜高反射镜，单一介质膜高反射镜的反射面朝下并垂直于竖直方向，5束激光光束分别经过单一介质膜高反射镜反射后产生与原激光光束参数一致的5束镜像光束，再根据所选取的激光光束选择曝光量，使沿竖直方向的等光强面由柱状结构演变为交联结构的周期排布，获得准晶-周期的三维模型；然后通过偏振调节技术方法，利用单波长半波片将5束激光光束的偏振角度由0°调整为90°，使纵向上的交联结构开始逐渐断开，演变为具有凹凸分布的类一维层状结构。

本发明所述激光光束为任意波长的相干激光光束，各激光光束与竖直方向的夹角相等，且能自由调节，各激光光束在x-y投影面的夹角相等，相邻光束投影夹角均为72°。

本发明所述单波长半波片的波长与激光光束的波长相匹配，使单波长半波片能自由调节该激光光束的偏振。