基于洛埃干涉系统的亚微米光栅的制作与测试

摘要

光波导在通信、军事、电力、天文、传感等应用领域中发挥着重要作用，而实现这一切功能都要依靠众多优良光波导材料的特性。在光波导结构内部制备的具有细微周期结构的光栅，它具有波导光波面交换、调整和波长色散等多种功能。但是不幸的是，制作小尺寸光栅，尤其是亚微米光栅，工艺精度要求高，制作难度大。本文提出了运用一种应用洛埃镜设计的全息干涉系统来制作全息亚微米光栅的方法。制作出来的系统具有比较高的槽密度调整精度，且新装置的结构要比其他装置简单，调整方便而且稳定。
　　 本文从理论和实验两方面讨论了基于洛埃镜干涉系统制作亚微米光栅方法的可行性，并且取得了较为满意的结果，主要研究内容包括：⑴分析了光在电介质分界面和金属表面的反射问题后，在洛埃镜干涉系统中选择了SIGMA-TFAN-5060R10-1镀铝膜反射镜，解决了以往洛埃镜干涉中的略入射角对光栅周期的限制问题。⑵分别用氦氖激光器和半导体绿光激光器搭建了具体的全息洛埃镜干涉光路，解决了实验中光束准直、扩束及光斑质量等实际问题。利用CCD采集系统，得到了在632.8nm和532nm波长下，光栅基底入射角最小5°，最大25°的若干组干涉条纹，其中可制作的最小的亚微米光栅的周期为630nm，并运用面积法设计了测量条纹间距的系统方法。⑶洛埃镜干涉光路的系统误差可以控制在4‰以内，满足亚微米光栅的制作要求；自行设计的条纹测量误差在3.4％以内，基本满足条纹监控的要求。