[发明专利]一种二维平面全息光栅曝光方法

说明书

本申请涉及全息光栅制作的技术领域，具体公开一种二维平面全息光栅曝光方法，包括步骤一，配备分振幅型小口径二维平面全息光栅曝光装置；步骤二，配备具有激光干涉仪的二维运动工作台；步骤三，配备外差式二维干涉图样相位锁定装置；步骤四，在光栅基底预设位放置光栅基底，移动二维运动工作台，使光栅基底需要曝光的位置运动到二维干涉图样的下方进行曝光。该方法可在光栅基底任意位置进行不小于干涉图样口径的一维或二维形貌扫描曝光，且所制作的光栅面积仅与工作台行程相关，无需大口径光学元件，特别适于大面积二维平面全息光栅的曝光。

技术领域

本申请涉及全息光栅制作的技术领域，特别涉及一种二维平面全息光栅曝光方法。

背景技术

二维平面全息光栅在高密度磁存储、二维工作台位移精密测量等方面具有重要应用，通常的二维平面全息光栅曝光方法是采用一维光栅曝光系统连续进行两次曝光，或直接采用双洛埃镜曝光系统形成的二维干涉图样一次性完成曝光。上述的两种曝光方法进行大面积二维平面全息光栅制作时，曝光系统需包含大口径的准直透镜或大面积的洛埃镜。但大口径准直透镜或大面积洛埃镜的材料获取、精密加工存在较大难度，因此由于曝光系统中准直透镜或洛埃镜尺寸的限制，已有的曝光方法在制作大面积的二维平面全息光栅时存在困难。另外，随着微纳技术的发展，在基底特定位置进行一维或二维光栅微纳结构的制作，作为微观标记，也具有重要应用。目前通常采用的方法为电子束刻蚀或离子束刻蚀等方法，这些方法分辨率高，但在制作一维或二维光栅形貌时，由于采用逐条刻槽的制作方式，制作效率较低。

发明内容

本发明提出一种二维平面全息光栅曝光方法，可在光栅基底任意位置进行不小于干涉图样口径的一维或二维形貌扫描曝光，且所制作的光栅面积仅与工作台行程相关，无需大口径光学元件，特别适于大面积二维平面全息光栅的曝光。

为实现上述目的，本申请提供一种二维平面全息光栅曝光方法，包括下述步骤：

步骤一，配备分振幅型小口径二维平面全息光栅曝光装置，包括用于发射光源激光的激光器、二分之一波片、偏振分束棱镜、反射镜VI、第一分束棱镜、第一平面反射镜、第二平面反射镜、第一滤波准直系统、第二滤波准直系统、第二分束棱镜、第三平面反射镜、第四平面反射镜、第三滤波准直系统和第四滤波准直系统；

光源激光经过二分之一波片，进入偏振分束棱镜，经偏振分束棱镜分束后，形成偏振方向正交、传播方向正交的第一主光束和第二主光束；

第一主光束经由反射镜VI入射到第一分束棱镜，分束后形成XOZ平面的光束I和光束II；；

光束I经过第一平面反射镜和第一滤波准直系统，光束II经过第二平面反射镜和第二滤波准直系统，分别形成毫米级口径的准直光束，两束准直光束干涉，在XOY平面形成沿X方向分布的干涉条纹；

第二主光束入射到第二分束棱镜后，分束后形成YOZ平面的光束III和光束IV；

光束III第三平面反射镜和第三滤波准直系统，光束IV经过第四平面反射镜和第四滤波准直系统，分别形成毫米级口径的准直光束，两束准直光束干涉，在XOY平面形成沿Y方向分布的干涉条纹；

调节二分之一波片、偏振分束棱镜、反射镜VI、第一分束棱镜、第一平面反射镜、第二平面反射镜、第一滤波准直系统、第二滤波准直系统、第二分束棱镜、第三平面反射镜、第四平面反射镜、第三滤波准直系统和第四滤波准直系统的位置，至X方向分布的干涉条纹与Y方向分布的干涉条纹叠加，形成正交的二维干涉图样；

步骤二，配备具有激光干涉仪的二维运动工作台，二维运动工作台位于XOY平面，二维干涉图样的正下方，二维运动工作台上，沿着X轴方向设置有用于测量二维运动工作台X方向位移的X轴位移测量镜，沿着Y轴方向设置有用于测量二维运动工作台Y方向位移的Y轴位移测量镜，沿着Z轴方向设置有光栅基底预设位；

所述X轴位移测量镜连接有X轴位移测量干涉计；