全息曝光条纹锁定研究与装置设计

摘要

从20世纪中叶到如今，光栅制作的工艺历经了几个阶段，最初的刻划光栅制作条件苛刻，价格昂贵，耗时费力，无法被大批量生产和广泛使用。然而随着激光器的诞生和全息照相技术的发明，全息光栅应运而生。与先前的刻划光栅相比，全息光栅没有鬼线，杂散光更小，分辨率和信噪比高，具有更优越的光学性能。更为重要的是，制作全息光栅对设备环境的要求不像刻划光栅那样苛刻，成本也较低，因此有着广阔的应用前景。
　　 全息光栅的制作流程大致可以分为六个步骤：
　　 1、基板准备
　　 2、涂胶，即光致刻蚀剂，用来记录干涉条纹
　　 3、曝光。两相干光束以一定夹角彼此相遇，在空间形成明暗交替，平行等间距的干涉条纹，光致刻蚀剂把条纹信息记录下来，形成潜像。
　　 4、显影
　　 5、离子刻蚀
　　 6、清洁处理
　　 在第三步全息曝光的过程中，实际上就是相干光干涉，在光刻胶上形成有规律分布的潜像的过程。因此干涉条纹的稳定性对于潜像质量的高低有着直接的影响，进而影响掩模的形貌和离子刻蚀后光栅的槽型。考虑到干涉条纹稳定性对全息曝光的重要意义，结合实验室实际，我将通过研究干涉条纹锁定的方法，制作条纹锁定装置，保证全息光栅曝光过程中干涉条纹的稳定性，为显影、刻蚀后得到良好的光栅槽型提供保证。
　　 本文依据反馈控制的理论，构造闭环反馈控制回路，采用光电探测器进行误差信号（光信号）的提取，经过光一电转换，得到电信号，由于信号极其微弱，再先后通过前置放大，差动放大，积分电路，对所得误差信号进行处理，形成补偿信号，最后利用压电陶瓷进行电压一位移转换，利用转换出的位移信号对光路实施补偿。本实验结果表明：该条纹锁定系统能够实时的对光路稳定性进行良好的补偿控制，较好的消除外界干扰带来的影响。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 全息光栅的研究背景

1.2 全息光栅的制作流程

1.3 全息光栅制作过程中的曝光

1.4 干涉条纹锁定对于全息曝光的重要意义

1.5 论文的选题与内容

参考文献

第2章 原理与方案

2.1 干涉条纹漂移的原因

2.2 解决方案简介与选定方案的依据

2.3 负反馈干涉条纹锁定系统的总体设计

2.3.1 设计要点

2.3.2 总体设计

2.3.3 系统框图

2.4 设计要求与指标

参考文献

第3章 具体设计

3.1 光路部分

3.2 电路部分

3.2.1 前置放大器

3.2.2 单路偏置调节

3.2.3 差动放大器

3.2.4 增益调节和积分电路设计

3.3 机械部分

参考文献

第4章 测试与分析

4.1 系统主要测试指标

4.2 系统标定

4.2.1 PZT灵敏度标定

4.2.2 测量“差放输出电压U--PZT电压U”关系

4.2.3 综合分析“差放输出电压U——条纹漂移”的关系

4.3 稳定性测量

4.3.1 长时间随机扰动下的稳定性

4.3.2 稳定性数据表

第5章 总结

5.1 条纹锁定系统效果综述

5.2 系统改进建议

5.3 个人体会

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果