基于二元光學方法的環(huán)形光柵制作和工藝研究.pdf

1、環(huán)形光柵由于它的光譜結構的特殊性，它在光譜分析、光通信、光學信息處理、工業(yè)計量、宇宙工程等方面有廣泛的應用前景。在國外，環(huán)形光柵作為半導體激光器的濾波器件一直是研究的熱點；在國內，環(huán)形光柵主要用在測量和掃描全息方面。目前，制作環(huán)形光柵的方法主要有機械刻劃法，干涉法，電子束刻蝕法等。但機械刻劃法制作成本高，精度差，效率低；干涉法則需要用圓錐鏡，而圓錐鏡加工困難，加工精度也難以達到要求；電子束刻蝕法需要復雜且極其昂貴的設備，生產周期長。鑒于

2、此，本文提出了利用數字微鏡（Digital Micromirror Device，簡稱DMD）系統(tǒng)來制取環(huán)形光柵的新方法，這是一種基于二元光學的方法，其在理論和實踐上都有一定的創(chuàng)新意義。 本論文提出的利用DMD系統(tǒng)來制取環(huán)形光柵的新方法，是基于DMD芯片空間光調制特性的，即DMD芯片能夠根據輸入到其中圖形的灰階等級控制反射曝光量。利用VC編程，首先設計出環(huán)形光柵的模擬軟件，環(huán)形光柵的半徑和臺階數可調；然后將圖形輸出到DMD芯片，

3、利用DMD芯片的空間光調制特性，根據環(huán)形光柵的灰階等級控制反射曝光量；經精縮投影曝光，將經DMD芯片調制的反射光照射到涂有光刻膠的玻璃基板上，再經過顯影、定影、刻蝕即可獲得環(huán)形光柵。這種方法可以方便的調整環(huán)形光柵的半徑，以及臺階數，還可制作出環(huán)形光柵陣列，為把環(huán)形光柵集成到光電系統(tǒng)中提出了一種切實可行的方法。相對于機械刻劃法、干涉法和電子束刻蝕法，二元光學的方法可以方便，高效，低成本地制作環(huán)形光柵。通過理論分析和實驗結果充分證明了該方法

4、的可行性。 本論文首先討論了環(huán)形光柵的菲涅耳衍射和夫朗和費衍射，得出環(huán)形光柵的夫朗和費衍射場具有環(huán)形分立譜結構，它還具有徑向色散作用；還對利用DMD系統(tǒng)制取環(huán)形光柵的制作工藝參數進行了摸索，通過大量的對比實驗，基本確定了最大外半徑分別為4mm，2mm和1mm三種二階環(huán)形光柵的制作工藝參數；還確定了最大外半徑為4mm四階環(huán)形光柵的工藝參數；并且分析了影響DMD系統(tǒng)制作精度的各種誤差因素，并分別針對各種因素提出了相對應的誤差修正或補