SU1620972A1 - Устройство дл изготовлени периодических структур - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к оптическому приборостроению и может найти применение, например, дн  итотовле- нил шаблонов, шкал и дифракционных решеток . Устройство содерлит последовательно установленные и оптически слизанные источник 1 когерентного излучени , расширитель 2 пучка, эталонную структуру 3, ориентированную по нормали к оптической оси распьрнтел  и размещенную на каретке 8, котора  ус

Description

Изобретение относитс  к оптичес- кому приборостроению и может найти применение, напримерf дл  изготовлени  шаблонов, шкал и дифракционных решеток.

Целью изобретени   вл етс  повы- шенне точности изготовлени  периодических структур путем уменьшени  вли ни  изменени  толщины подложки эталонной структуры.

На чертеже изображена Схема предла гаемого устройства.

Устройство содержит источник 1 когерентного излучени , рас- ширитель 2 пучка, эталонную структуру 3, объективы 4 и 5, оптические одномодовые световоды 6 и 7, подвижную каретку 8. Позицией 9 обозначена заготовка со светочувствительным слоем .

Расширитель 2 расположен на пути ручка от источника 1 излучени . За расширителем 2 установлена оптически св занна  с ним эталонна  структура 3, котора  ориентирована по нормали к оптической оси расширител . За эта- лонной структурой установлен объектив 4, оптическа  ось которого совпадает с осью расширител  как и оптическа  ось объектива 5. Входные торцы световодов 6 и 7 расположены в фокальной плоскости объектива 4 на пути симметричных пор дков дифракции, реали- на эталонной структур 3. Выходные торцы светородов 6 и 7 расположены на линии пересечени  передней фокальной плоскости объектива 5 и плоскости, перпендикул рной штрихам эталонной структуры 3 и проход щей через совмещенную ось объективов 4, и 5 на одинаковом рассто нии от этой оси, но с противоположной, чем соот- ветствующи)входные торцы, стороны от нее. Рассто ние а между выходными торцами световодов определ етс  соотношением

а 2f tg(arcsimn /l),

(О

где f - фокусное рассто ние объектива 5;

m - номер пор дков дифракции; - пространственна  частота

эталонной структуры 3; 7 - длина волны источника I излучени .

Эталонна  структура 3 размещена на каретке 8, котора  установлена с возможностью перемещени  в направлении, перпендикул рном штрихам эталонной структуры 3. На подвижной каретке 8 за объективом 5 установлена заготовка 9.

Устройство работает следующим образом .

Выход щий из источника 1 когерентного излучени  пучок расшир етс  расширителем 2 и падает нормально на эталонную структуру 3i Испытав дифракцию на структуре 3, пучок проходит объек51620

тив 4, в фокальной плоскости которого формируетс  система дифракционных пор дков . Два симметричных пор дка проход т световоды 6 и 7 и попадают в объектив 5. За объективом 5 под углом друг к другу распростран ютс  два кол- лимированных пучка, которые формируют интерференционную картину в плоскости заготовки 9. Пространственна  частота и интерференционной картины равна u 2m.(2)

При перемещении каретки 8 с эталонной структурой 3 и заготовкой 9 в направлении , перпендикул рном оси осве- щающего пучка, полосы в интерференционной картине остаютс  неподвижными относительно поверхности заготовки, и по ее длине формируетс  периодическа  структура.

Пример. В качестве источника 1 вз т He-Ne-лазер ЛГН-215 ($ 0,63 мкм). Пройд  расширитель 2 с увеличением 1,5, пучок диаметром 4,5 мм падает на эталонную структуру 3, период которой равен 20 мкм. Испытав дифракцию на эталонной структуре, пучок проходит объектив 4, в фокальной плоскости которого формируетс  система дифракционных пор дков. В месте фокусировки двух симметричных пор дков (tl) расположены входные торцы световодов 5 и 6. Параметры расширител  2, объектива 4 и световодов 5 и 6 выбираютс , исход  из услови  обеспечени  работы световода в одномонр- вом режиме и обеспечени  максимальной эффективности ввода излучени . Услови  работы световода в одномодовом режиме имеют вид

k Ъ (n - n|)|2 Ј 2,405,

где k 2H/Q;

п , rig - показатели преломле

ни  материалов сердпе45

вины и оболочки световода ;

2Ь - диаметр сердцевины. Например, дл  nj- n 0,003; у 0,63 мкм, получаетс  условие дл  гд 2Ь

2W

2,4054 Йп -п)

или 2Ь 4,8 мкм.55

Выбираем световод с диаметром серд- цевины2Ь 4 мкм. Дл  эффективного ввода излучени  в световод необходимо, чтобы были равны числовые апертуры световода

I Q

j 0

5 о

5

0

5

гд

5

NAC и объектива NA,, а также диаметр сфокусированного на торце световода пучка и диаметр сердцевины. В нашем случае NAC (n - n5) /2fco,l:NAoJ , где 2бО(-диаметр падающего на объектив 4 пучка; f( - фокусное рассто ние этого объектива. Полага  NAC и учитыва , что 2 А)( 4,5 мм, получаем дл  фокусного рассто ни  объектива f4 22,5 мм. Диаметр ) падающего на объектив 4 пучка , диаметр 203 пучка в его фокусе и фокусное рассто ние объектива св заны следующим соотношением

фг, Л ,(3)

1

Подставл   в (3) найденные значени 

параметров, получаем 2(л) 4 мкм, что. согласуетс  с диаметром сердцевины световода. Рассто ние между выходными торцами световодов определ етс  соотношением (1). Полага  фокусное рассто ние объектива 5 ранным 40 мм, получаем а 2,52 мм.

Claims (1)

1. В результате интерференции прошедших объектив 5 параллельных пучков в плоскости заготовки 9 формируетс  интерференционна  картина, пространственна  частота которой раптга 2 100 лип./мм. Эталонна  структура 3 и заготовка 9 размещены tin клретке 8 прецизионного устройства перемещени  с аэростатическими направл ющими. При перемещении-каретки, например, с помощью линейного электродвигател , по длине заготовки формируетс  периодическа  структура. Формула изобретени 

   Устройство дл  изготовлени  периодических структур, содержащее последовательно установленные и оптически св занные источник когерентного излучени , расширитель пучка, эталонную структуру, ориентированную по нормали к оптической оси расширител  и размещенную на каретке, котора  установлена с возможностью перемещени  в направлении, перпендикул рном штрихам эталонной структуры, а также первый и второй объективы, причем оптические оси второго объектива и расширител  совмещены, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности изготовлени  путем уменьшени  вли ни  толщины подтжки эталонной структуры, оно снабжено двум  одкомодовыми световодами , входные торцы которых расположены в фокальной плоскости первого

   716209728

   объектива, оптическа  ось котороговходные торцы, стороны от нее, а рассовмещена с осью расширител , на путисто ние а между выходными торцами

   симметричных пор дков дифракции, pea-световодов определ етс  из соотношелизуемой на эталонной структуре, вы-ни 

   ходные торцы световодов расположены„ . . , A/L

   на линии пересечени  передней фокаль-°

   Ной плоскости второго объектива и ггде f - фокусное рассто ние второго плоскости, перпендикул рной штрихамобъектива;

   эталонной структуры и проход щей че- JQ ю - номер пор дков дифракции; рез совмещенную ось объективов, на пространственна  частота эта- одинаковом рассто нии от этой оси, но лонной структуры с противоположной, чем соответствующие $ - длина волны источника излучени .