CH527431A - Verfahren zur Herstellung eines optischen Beugungsgitters - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung eines optischen Beugungsgitters    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung       eines    optischen Beugungsgitters mit     Profilfurchen    durch  Belichtung einer     lichtempfindlichen    Schicht.  



  Es ist bekannt, optische Beugungsgitter durch Ritzen  mittels entsprechend geformter Diamanten zu erzeugen.  Es ist ferner bekannt, optische Beugungsgitter dadurch  zu erzeugen,     dass    eine durch Lichteinwirkung veränder  bare Schicht der Belichtung durch ein Streifensystem  ausgesetzt wird, sei es durch eine vorbereitete Vorlage  hindurch, sei es durch direkte Einwirkung eines Systems  aus parallelen äquidistanten Interferenzstreifen kohären  ter Wellenzüge. Die Erfindung ist eine besonders vorteil  hafte Weiterbildung des genannten Verfahrens, bei dem  eine lichtempfindliche Schicht belichtet wird.

   Das erfin  dungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,       dass    die Profilfurchen in der lichtempfindlichen Schicht  durch Überlagerung von mehreren Belichtungen mit  periodischen Streifensystemen unterschiedlichen Strei  fenabstandes und nachfolgender Entwicklung gebildet  werden.  



  Mehrere Beispiele für die Durchführung des Verfah  rens sind in der nun folgenden Beschreibung unter  Bezugnahme auf die     beigefügten    Zeichnungen erläu  tert.  



  Die Fig. 1, 2, 2a-2c, und 3 beziehen sich auf ein  Beispiel des Herstellungsverfahren gemäss der Erfin  dung.  



  Fig. 1 zeigt eine mögliche Ausführungsform einer  Anordnung zur Erzeugung von Interferenzen paralleler  kohärenter     Lichtbündel.    Ein von einem Laser 20 ausge  hendes Lichtbündel geht durch eine Sammellinse 21,    eine Blende 22 und eine weitere     Sammellinse    23. Das  Laserbündel wird auf diese Weise verbreitert. Es     wird    an  einem     teildurchlässigen    Spiegel 24 teilweise reflektiert,  zum Teil durchdringt es diesen Spiegel 24 und trifft auf  einen weiteren Spiegel 25. Die beiden Teilbündel 26 und  27 durchdringen sich und erzeugen ein Interferenzstrei  fensystem 28 mit sin2-förmiger Intensitätsverteilung.

    Der gegenseitige Abstand der Streifen hängt ausser von  der Wellenlänge des erzeugenden Laserlichtes vom  Durchdringungswinkel der Bündel 26 und 27 ab. Der  Durchdringungswinkel lässt sich durch Veränderung der  Lage der Spiegel 24 und 25 leicht verändern. An dem  Ort des Interferenzstreifensystems 28 wird ein Träger 30  mit einer lichtempfindlichen Schicht 29 aufgestellt.  



  Durch Variation des Durchdringungswinkels der       Bündel    26 und 27 zwischen 0  und 180  werden nun  nacheinander ;Streifensysteme wie in Fig. 2 und 2a bis 2c  erzeugt. In .den nacheinander erzeugten Streifensystemen  verhält sich die pro Längeneinheit entfallende     Anzahl     der Streifen wie 1 : 2 :

   3 usw.,     d.    h. mit anderen Worten,  dass die Raumfrequenzen dieser Streifensysteme     in     ganzzahligem Verhältnis zueinander stehen. 'Setzt man  eine und dieselbe lichtempfindliche Schicht 29 nachein  ander diesen verschiedenen Streifensystem aus, so     über-          lagert,sich    die Wirkung der verschiedenen Belichtungen  für den Fall, dass eine nicht zu hart arbeitende lichtemp  findliche Schicht gewählt wurde und     dass    selbst an  Stellen maximaler Belichtung die Schicht noch nicht den  obersten Bereich ihrer     Gradationskurve    erreicht hat.

   Die  Superposition aller     dieser    Belichtungen bewirkt nach  Entwicklung der Schicht 29 Profilfurchen, etwa gleich  wie sie die Schicht 29' der     Fig.    3 aufweist.      Durch Variation der Belichtungsdauer und/oder  Intensität,     mit    der jedes einzelne Streifensystem an der  Gesamtbelichtung mitwirkt,     lässt    sich jeder dieser har  monischen Oberwellen der Raumfrequenz ein bestimm  tes Gewicht zuordnen, mit dem .sie in die Gesamtbelich  tung eingeht.

   Durch     geringe    seitliche Verschiebungen  der lichtempfindlichen Schicht gegenüber dem     jeweiligen     Streifensystem hat man es ferner in der Hand,     eine     bestimmte gegenseitige Phasenlage der     einzelnen    Strei  fensysteme zu erzielen, so dass     insgesamt    bei der  Belichtung eine Synthese einer beliebigen gewünschten       periodischen    Funktion aus Grund- und Oberwellen  zustande kommt. Dies geschieht völlig in Analogie zu  der bekannten Darstellung periodischer Funktionen     in     Form von Fourierreihen.

   Das bei der Entwicklung  entstehende Furchenprofil hat die gemäss der     Fourier-          synthese    zu erwartende Form.  



  In Abänderung des oben beschriebenen Beispiels  kann bei der Belichtung auch wie folgt vorgegangen  werden: Mit Hilfe der sich durchdringenden kohärenten  parallelen Strahlenbündel werden nacheinander wieder  um Streifensysteme erzeugt, deren Raumfrequenzen sich  wie 1 : 2 : 3 usw. verhalten. Jedes dieser Streifensysteme  lässt man auf     eine    besondere lichtempfindliche Schicht  einwirken. Hierdurch kann man sich Vorlagen für die  nachfolgenden Belichtungen der durch     Lichteinwirkung     zu profilierenden     Schicht    schaffen, auf der, wie oben  beschrieben, durch die     Überlagerung    das endgültige  Furchenprofil entstehen soll.

   Man kann bei der Herstel  lung dieser wiederholt     verwendbaren    Einzelvorlagen die  grösstmögliche     ,Sorgfalt        Taufwenden,    um das     Verhältnis     der Raumfrequenzen exakt ganzzahlig zu halten, damit  bei der nachfolgenden Überlagerung durch Belichtung  kein Moirée-Effekt auftritt. Diese einzelnen Vorlagen  können auch bereits mit mechanischen     Anschlägen    oder  optisch wahrnehmbaren Passmarken     so,ausgestattet    wer  den, dass bei einer Verwendung zur Serienfertigung die  Justierarbeit bezüglich der gegenseitigen Phasenlage der  Einzelbelichtungen weitestgehend erleichtert ist.  



  Durch anschliessende Metallisierung der mit den  Profilfurchen versehenen Schicht, etwa durch     Vakuum-          aufdampfung    von Spiegelmetallen, lässt sich ein Refle  xionsgitter herstellen. Wird dagegen ein Transmissions  gitter gewünscht, so ist lediglich erforderlich, dass die  verwendete lichtempfindliche Schicht wie auch ihr Trä-    ger lichtdurchlässig sind und dass die vorhin erwähnte  Metallisierung unterbleibt. .

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung -eines optischen Beu gungsgitters mit Profilfurchen durch Belichtung einer lichtempfindlichen Schicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilfurchen in der lichtempfindlichen Schicht durch Überlagerung von mehreren Belichtungen mit periodischen Streifensystemen unterschiedlichen Strei fenabstandes und nachfolgender Entwicklung gebildet werden. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Belichtungen nacheinander mit mehre ren Streifensystemen unterschiedlicher Gitterkonstante erfolgen, deren Raumfrequenzen entsprechend harmoni schen Oberwellen des Grundstreifensystems in ganzzah- ligem Verhältnis zueinander stehen, wobei die gegensei tigen Lagen der Streifensysteme wie auch das Produkt aus Belcuchtungsstärkenmaximum und Zeit so gewählt sind, dass durch die Superposition das gewünschte Furchenprofil in Analogie zur Fourier-Synthese periodi scher Funktionen gebildet wird. 2.

   Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die den harmonischen Oberwellen der Raum-Grundfrequenzen entsprechenden Streifensy steme durch Variation des Durchdringungswinkels inter- ferierender paralleler kohärenter Strahlenbündel erzeugt werden, und dass die Belichtungen unmittelbar durch diese Interferenzstreifensysteme nacheinander erfol gen.