Устройство для изготовления периодических структур

)5 6 02 В 27/ АВТОРСКОМУ С ТЕЛЬСТВУ О ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ(71) Институт электроники АН БССР (72) В.А.Пилипович, А,В,Романов, В.Ф,Ярмолицкий и А.И.Богданович(56) Авторское свидетельство СССР М 120561, кл, О 02 В 27/42, 04,11,85.Авторское свидетельство СССР М 1420585, кл, 6 02 В 27/42; 02.12,86, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИХ СТРУКТУР(57) Изобретение относится к оптическому приборостроению и может применяться, например, для изготовления шкал и дифракционных решеток, Устройство содержит последователоьно установленные и оптически связанные источник 1 когерентного излучения, расширитель 2 пучка. эталонную структуру 3, размещенную на каретке 9, которая установлена с воэможностью перемещения в направлении, перпендикулярном штрихам эталонной структуры, равноудаленные от этой структуры обьективы 4 и 5 с равными фокусными расстояниями, оптические оси которых параллельны и лежат в плоскости, перпендикулярной штрихам эталонной структуры 3. Устройство также содержит две диафрагмы 7 и 8, размещенные в общей задней фокальной плоскости обьективов 4 и 5 на пути порядков дифракции, реализуемой на эталонной структуре, объектив 6, передняя фокальная плоскость которого совмещена с общей задней фокальной(2) 20 25 плоскостью объективов 4 и 5. Оптическая ось параллельна оптическим осям объективов 4 и 5, является осью их симметрии и пересекает эталонную структуру 3 в точке пересечения последней с осью расширителя 2, При этом оптическая ось расширителя 2 ориентирована под углом О относительно нормали к эталонной структуре 3, диафрагмы 7 и 8 размещены на пути симметричных относительно оси объектива 6 нулевого и первого порядков дифракции на расстояниях г от оси объектива 6, а сам объектив 6 расположен на расстоянии б от объективов 4 и 5, Приведены соотношения для вычисления угла Ов зависимости от длины Л волны источника 1 и пространственной Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано, например, для изготовления шкал и дифракционных решеток,Цель изобретения - обеспечение возможности тиражирования структур с пространственной частотой, равной частоте эталонной структуры.На чертеже изображена схема устройства,Устройство содержит источник 1 когерентного излучения, расширитель 2 пучка, эталонную структуру 3, объективы 4-6, диафрагмы 7 и 8 и подвижную каретку 9, на которой за объективом 6 установлена заготовка 10 со светочувствительным слоем.Расширитель 2 расположен на пути пучка от источника 1 излучения, За расширителем 2 установлена оптически связанная с ним эталонная структура 3, Оптическая ось расширителя ориентирована под углом О относительно нормали к эталонной структуре, определяемым из соотношения где 1 - длины волны источника 1 излучения;м - пространственная частота эталонной структуры 3,За эталонной структурой 3 установлены равноудаленные от нее объективы 4 и 5 с равными фокусными расстояниями. Оптические оси объективов 4 и 5 параллельны и лежат в плоскости, перпендикулярной 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 6 нулевого и первого порядчастоты м эталонной структуры 3, а также для вычисления расстояния б в зависимости от расстояния а между осями объективов 4 и 5 и от угла О и расстояния г в зависимости от этого угла и от фокусного расстояния объективов 4 и 5. За объективом 6 на подвижной каретке 9 установлена заготовка 10 со светочувствительным слоем, на котором при перемещении каретки записывается периодическая структура с частотой и . Изобретение обеспечивает возможность тиражирования структур с пространственной частотой, равной частоте ю эталоннойструктуры 3, 1 ил. ков дифракции, реализуемой на эталоннойструктуре 3, на расстояниях от оси объектива 6 где 1 - фокусное расстояние объективов 4 и5.Объектив 6 размещен на расстоянии бот объективов 4 и 5, которое определяетсясоотношением где а - расстояние между оптическими осями объективов 4 и 5,Оптическая ось объектива 6 параллельна оптическим осям объективов 4 и 5, является их осью симметрии и пересекает эталонную структуру 3 в точке пересечения последней с осью расширителя 2, Передняя фокальная плоскость объектива 6 совмещена с общей задней фокальной плоскостью объективов 4 и 5. Эталонная структура 3 размещена на каретке 9, которая установлена с возможностью перемещения в направлении, . перпендикулярном штрихам эталонной структуры 3. На подвижной ка ретке 9 за объективом 6 установлена такжезаготовка 10.Устройство работает следующим образом.Выходящий из источника 1 когерентно го излучения пучок расширяется системой 2и падает на эталонную структуру 3 подуглом О к ее нормали. Величина угла Оопределяется, исходя из требования симметричности нулевого и первого порядков дифракции от носительно оптической оси объектива 6. Длявыполнения этого условия угол дифракциипучка первого порядка р должен быть равен углу О,Испытав дифракцию на структуре 3, пучок проходит объективы 4 и 5, в фокальной плоскости которых формируются две системы дифракционных порядков. Диафрагмы 7 и 8 пропускают два порядка (по одному от каждой системы), диафрагма 7 - нулевой, диафрагма 8 - первый, которые попадают в объектив 6. За объективом 6 под углом 2 О друг к другу распространяются два коллимированных пучка, которые формируют интерференционную картину в плоскости заготовки 10, Пространственная частота интерференционной картины равна пространственной частоте эталонной структуры, т,е.. Одновременно система объективов 4-6 осуществляет 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 остаются неподвижными относительно поверхности заготовки и по ее длине формируется периодическая структура.. П р и м е р. В качестве источника взят Не-йе-лазер ЛГН(Л= 0,633 мкм), Пройдя расширитель 2 с увеличением., равным 3, пучок диаметром 6 мм падает на эталонную структуру 3, период которой равен 5 мкм, под углом О, равным 3,6, Испытав дифракцию на эталонной структуре, пучок проходит объективы 4 и 5 (фокусное расстояние 20 мм), расстояние между осями которых 10 мм. В месте фокусировки нулевого и первого порядков дифракции после объективов 4 и 5 установлены диафрагмы 7 и 8, имеющие отверстия диаметром 10 мкм. На расстоянии б от объективов 4 и 5 установлен объектив 6. Расстояние определяется из выражения (2). При а = 10 мм; Р = 200 лин/мм; Л = 0,633 мкм б =79,2 мм. Так как передняя фокальная плоскость объектива 6 совпадает с задней фокальной плоскостью объективов 4 и 5, его фокусное расстояние равно 79,2 - 20 = 59,2 мм, В результате интерференции прошедших объектив 6 параллельных пучков в плоскости заготовки формируется интерференционная картина, пространственная частота которой равна м или 200 лин/мм, Эталонная структура и заготовка размещены на каретке прецизионного устройства перемещения с аэродинамическими направляющими. При перемещении каретки, например, с помощью линейного электроддвигателя по длине заготовки формируется периодическая структура.5 Формула изобретенияУстройство для изготовления периодических структур, содержащее последовательно установленные и оптически связанные источник когерентного излуче ния, расширитель пучка, эталонную структуру. размещенную на каретке, которая установлена с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном штрихам эталонной структуры, равноудаленные 15 от этой структуры первый и второй обьективы с равными фокусными расстояниями, оптические оси которых параллельны и лежат в плоскости, перпендикулярной штрихам, эталонной структуры, две диафрагмы, раэ мещенные в общей задней фокальной плоскости первого и второго объективов, третий объектив, передняя фокальная плоскость которого совмещена с общей задней фокальной плоскостью первого и второго 25 объективов, а оптическая ось параллельнаоптическим осям первого и второго объективов является их осью симметрии и пересекает эталонную структуру в точке пересечения последней с осью расширите ля, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюобеспечения возможности тиражирования структур с пространственной частотой, равной частоте эталонной структуры, оптическая ось расширителя ориентирована под 35 углом О относительно нормали к эталоннойструктуре, равным;О = агсзп Лм/2,40 где Л- длина волны источника излучения;м - пространственная частота эталонной структуры,диафрагмы размещены на расстоянияхг= ттд Оот оси третьего объектива,где 1 - фокусное расстояние первого и второго объективов, а третий объектив располо жен на расстоянииб = а/2 сд Оот первого и второго объективов, где а - расстояние между оптическими осями первого и второго объективов.