SU1663599A1 - Устройство дл изготовлени периодических структур - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к оптическому приборостроению и может примен тьс  например, дл  изготовлени  шкал и дифракционных решеток. Устройство содержит последовательно установленные и оптически св занные источник 1 когерентного излучени , расширитель 2 пучка, эталонную структуру 3, размещенную на каретке 9, котора  установлена с возможностью перемещени  в направлении, перпендикул рном штрихам эталонной структуры, равноудаленные от этой структуры объективы 4 и 5 с равными фокусными рассто ни ми, оптические оси которых параллельны и лежат в плоскости, перпендикул рной штрихам эталонной структуры 3. Устройство также содержит две диафрагмы 7 и 8, размещенные в общей задней фокальной плоскости объективов 4 и 5 на пути пор дков дифракции, реализуемой на эталонной структуре, объектив 6, передн   фокальна  плоскость которого совмещена с общей задней фокальной плоскостью объективов 4 и 5. Оптическа  ось параллельна оптическим ос м объективов 4 и 5,  вл етс  осью их симметрии и пересекает эталонную структуру 3 в точке пересечени  последней с осью расширител  2. При этом оптическа  ось расширител  2 ориентирована под углом Θ относительно нормали к эталонной структуре 3, диафрагмы 7 и 8 размещены на пути симметричных относительно оси объектива 6 нулевого и первого пор дков дифракции на рассто ни х R от оси объектива 6, а сам объектив 6 расположен на рассто нии D от объективов 4 и 5. Приведены соотношени  дл  вычислени  угла Θ в зависимости от длины λ волны источника 1 и пространственной частоты ν эталонной структуры 3, а также дл  вычислени  рассто ни  D в зависимости от рассто ни  A между ос ми объективов 4 и 5 и от угла Θ и рассто ни  R в зависимости от этого угла и от фокусного рассто ни  F объективов 4 и 5. За объективом 6 на подвижной каретке 9 установлена заготовка 10 со светочувствительным слоем, на котором при перемещении каретки записываетс  периодическа  структура с частотой ν. Изобретение обеспечивает возможность тиражировани  структур с пространственной частотой, равной частоте ν эталонной структуры 3. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к оптическому приборостроению и может быть использовано , например, дл  изготовлени  шкал и дифракционных решеток.

Цель изобретени  - обеспечение воз- можности тиражировани  структур с пространственной частотой, равной частоте эталонной структуры.

На чертеже изображена схема устройства .

Устройство содержит источник 1 когерентного излучени , расширитель 2 пучка, эталонную структуру 3, объективы 4-6, диафрагмы 7 и 8 и подвижную каретку 9, на которой за объективом 6 установлена заго- товка 10 со светочувствительным слоем.

Расширитель 2 расположен на пути пучка от источника 1 излучени . За расширителем 2 установлена оптически св занна  с ним эталонна  структура 3, Оптическа  ось расширител  ориентирована под углом О относительно нормали к эталонной структуре , определ емым из соотношени 

9 arcsin

Av Т

(D

где А - длины волны источника 1 излучени ;

v - пространственна  частота эталон- ной структуры 3.

За эталонной структурой 3 установлены равноудаленные от нее объективы 4 и 5 с равными фокусными рассто ни ми. Оптические оси объективов 4 и 5 параллельны и лежат в плоскости, перпендикул рной штрихам эталонной структуры 3: Диафрагмы 7 и 8 установлены в общей задней фокальной плоскости объективов 4 и 5 на пути симметричных относительно оптической оси объектива б нулевого и первого пор дков дифракции, реализуемой на эталонной структуре 3, на рассто ни х от оси объектива б

r ftg в ,

где f - фокусное рассто ние объективов 4 и 5.

Объектив 6 размещен на рассто нии d от объективов 4 и 5, которое определ етс  соотношением

d

TtgT

(2)

где а - рассто ние между оптическими ос ми объективов 4 и 5,

Оптическа  ось объектива б параллельна оптическим ос м объективов 4 и 5,  вл етс  их осью симметрии и пересекает эталонную структуру 3 в точке пересечени  последней с осью расширител  2. Передн   фокальна  плоскость объектива 6 совмещена с общей задней фокальной плоскостью объективов 4 и 5. Эталонна  структура 3 размещена на каретке 9, котора  установлена с возможностью перемещени  в направлении , перпендикул рном штрихам эталонной структуры 3. На подвижной каретке 9 за объективом б установлена также заготовка 10.

Устройство работает следующим образом .

Выход щий из источника 1 когерентного излучени  пучок расшир етс  системой 2 и падает на эталон ную структуру 3 под углом в к ее нормали. Величина угла в определ етс , исход  из требовани  симметричности нулевого и первого пор дков дифракции относительно оптической оси объектива 6. Дл  выполнени  этого услови  угол дифракции

пучка первого пор дка р должен быть равен углу в .

Испытав дифракцию на структуре 3, пучок проходит объективы 4 и 5, в фокальной плоскости которых формируютс  две системы дифракционных пор дков. Диафрагмы 7 и 8 пропускают два пор дка (по одному от каждой системы), диафрагма 7 - нулевой, диафрагма 8 - первый, которые попадают в объектив 6. За объективом 6 под углом 2в друг к другу распростран ютс  два колли- мированных пучка, которые формируют интерференционную картину в плоскости заготовки 10. Пространственна  частота интерференционной картины равна пространственной частоте эталонной структуры, т.е. v . Одновременно система объективов 4-6 осуществл ет оборачивание волновых фронтов дифрагировавших на эталонной структуре 3 пучков на 180°. При перемещении каретки 9 с эталонной структурой 3 и заготовкой 10 полосы в интерференционной картине остаютс  неподвижными относительно поверхности заготовки и по ее длине формируетс  периодическа  структура .

П р и м е р. В качестве источника вз т He-Ne-лазер ЛГН-215 (Я 0,633 мкм). Прой- д  расширитель 2 с увеличением-, равным 3, пучок диаметром 6 мм падает на эталонную структуру 3, период которой равен 5 мкм, под углом в, равным 3,6°. Испытав дифракцию на эталонной структуре, пучок проходит объективы 4 и 5 (фокусное рассто ние 20 мм), рассто ние между ос ми которых 10 мм. В месте фокусировки нулевого и первого пор дков дифракции после объективов 4 и 5 установлены диафрагмы 7 и 8, имеющие отверсти  диаметром 10 мкм. На рассто нии d от объективов 4 и 5 установлен объек- тив 6. Рассто ние определ етс  из выражени  (2). При а 10 мм; v 200 лин/мм;Я 0,633 мкм d 79,2 мм. Так как Передн   фокальна  плоскость объектива 6 совпадает с задней фокальной плоскостью объективов 4 и 5, его фокусное рассто ние равно 79,2 - 20 59,2 мм. В результате интерференции прошедших объектив 6 параллельных пучков в плоскости заготовки формируетс  интерференционна  картина, пространственна  частота которой равна V или 200 лин/мм. Эталонна  структура и заготовка размещены на каретке прецизионного устройства перемещени  с аэродинамическими направл ющими. При перемещении каретки, например, с помощью линейного электроддвигател  по длине заготовки формируетс  периодическа  структура.

Ф о р м у л а и з о б р е те н и  

Устройство дл  изготовлени  периодических структур, содержащее последовательно установленные и оптически св занные источник когерентного излучени , расширитель пучка, эталонную структуру , размещенную на каретке, котора  установлена с возможностью перемещени  в направлении, перпендикул рном штрихам эталонной структуры, равноудаленные

от этой структуры первый и второй объективы с равными фокусными рассто ни ми, оптические оси которых параллельны и лежат в плоскости, перпендикул рной штрихам эталонной структуры, две диафрагмы, размещенные в общей задней фокальной плоскости первого и второго объективов, третий объектив, передн   фокальна  плоскость которого совмещена с общей задней фокальной плоскостью первого и второго

объективов, а оптическа  ось параллельна оптическим ос м первого и второго объективов  вл етс  их осью симметрии и пересекает эталонную структуру в точке пересечени  последней с осью расширител , отличающеес  тем, что, с целью обеспечени  возможности тиражировани  структур с пространственной частотой, равной частоте эталонной структуры, оптическа  ось расширител  ориентирована под

углом 0 относительно нормали к эталонной структуре, равным;

0 arcsinAv/2 ,

где Я-длина волны источника излучени ;

V - пространственна  частота эталонной структуры, диафрагмы размещены на рассто ни х

45

ftg в

от оси третьего объектива, где f - фокусное рассто ние первого и второго объективов, а третий объектив располо- жен на рассто нии

d a/2tg в

от первого и второго объективов, где а - рассто ние между оптическими ос ми первого и второго объективов.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для изготовления периодических структур, содержащее последовательно установленные и оптически Связанные источник когерентного излучения, расширитель пучка, эталонную структуру, размещенную на каретке, которая установлена с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном штрихам эталонной структуры, равноудаленные от этой структуры первый и второй объективы с равными фокусными расстояниями, оптические оси которых параллельны и лежат в плоскости, перпендикулярной штрихам эталонной структуры, две диафрагмы, размещенные в общей задней фокальной плоскости первого и второго объективов, третий объектив, передняя фокальная плоскость которого совмещена с общей задней фокальной плоскостью первого и второго объективов, а оптическая ось параллельна оптическим осям первого и второго объективов является их осью симметрии и пересекает эталонную структуру в точке пересечения последней с осью расширителя, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности тиражирования структур с пространственной частотой, равной частоте эталонной структуры, оптическая ось расширителя ориентирована под углом Θ относительно нормали к эталонной структуре, равным;

   0 = arcsin Λ v/2 , где Λ-длина волны источника излучения; ν - пространственная частота эталонной структуры, диафрагмы размещены на расстояниях r= ftg Θ от оси третьего объектива, где f - фокусное расстояние первого и второго объективов, а третий объектив расположен на расстоянии d = a/2tg θ от первого и второго объективов, где а расстояние между оптическими осями первого и второго объективов.