偏振光直写各向异性光栅的原理与实验研究

摘要

衍射光栅是一类重要的光学元件，在科研与生产中均有广泛应用。随着对衍射光栅性能要求的不断提高，衍射光栅的制造技术也得到了快速的发展。目前比较常见的有刻划方法、全息方法、直写方法、掩模方法等。
　　 本文基于衍射光栅的制作原理的研究和各类激光直写设备的分析，提出了偏振直写系统的新概念。该系统不仅继承了单光束直角坐标激光直写系统的优点，还融入了偏振调制技术与圆对称偏振光生成技术，可用于对偏振光敏感的材料的加工，从而得到各向异性的光栅。具体地说，本系统基于合理的硬件结构，由软件控制曝光过程中包括激光器、电光调制器、运动单元在内的各组件的协同工作，来实现各向异性光栅、精密图形等的制作。
　　 本论文主要讨论了偏振直写系统在衍射光栅、精密图形这两个应用中的实现方案和制作工艺。一是采用发光点逐点光刻的方法，根据直写深度（或高度）与曝光量（包括光功率、曝光时间）的对应关系，实现了表面起伏的衍射光栅。二是由电光调制器获得不同偏振态的写入光，根据偶氮分子取向与激光偏振状态的对应关系，采用逐点光刻方式，实现了各向异性衍射光栅。三是基于控制软件输入图形，采用组合调制激光强度与偏振状态的方式控制曝光，实现了图形加工。文中使用的超分子双偶氮聚合物的结构具有优良的光化学特性。其具有高的双折射率，在不同激光强度和偏振特性的状态组合数下能呈现不同的异构状态，因而可记录较多的写入光的状态。截至目前，样品存储12个月，无信息丢失或改变。可以说，此类聚合物可实现高密度、高稳定性的信息存储，是一种理想的光信息存储介质。
　　 偏振直写系统在制作各向异性光栅方面的具有较大的优越性，它是一种有前途的微加工方法。随着系统功能的完善与材料特性的提升，有望制造出更好的各向异性光栅及其它衍射光学器件。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

第2章 偏振直写系统

第3章 偶氮苯聚合物

第4章 各向异性光栅的设计与制作

第5章 总结与展望

参考文献

在读期间发表论文情况

致谢