Устройство для изготовления периодических структур

(51)02 27/42 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИХ СТРУКТУР(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт электроники Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Гончаренко Игорь Андреевич Конойко Алексей Иванович Ярмолицкий Вячеслав Феликсович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт электроники Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для изготовления периодических структур, содержащее оптически связанные лазер, частотосдвигающий модулятор, а также подвижный в перпендикулярном направлении относительно записываемых штрихов периодической структуры регистрирующий материал, отличающееся тем, что содержит установленный на выходе лазера волоконно-оптический -образный разветвитель, оптически связанный первым и вторым выходами, соответственно, со входами частотосдвигающего модулятора и светового волокна опорного канала, выходы которых расположены в передней фокальной плоскости оптического объектива, в задней фокальной плоскости которого установлен регистрирующий материал. Изобретение относится к области лазерной техники и может найти применение, например, при создании крупноформатных ослабителей излучения дифракционного типа, а также в оптическом приборостроении для изготовления измерительных шкал и дифракционных решеток. 8450 1 2006.08.30 Известно устройство регистрации периодических структур 1, содержащее источник когерентного излучения, освещающий эталонную дифракционную структуру, систему плоских зеркал, направляющих требуемые порядки дифрагированных световых пучков на носитель, механически жестко связанный с эталонной структурой. При движении эталонной структуры оптические частоты интерферирующих пучков сдвигаются пропорционально скорости движения носителя. Возникающая при этом бегущая интерференционная картина остается неподвижной относительно движущегося носителя, формируя структуру требуемого периода, зависящего от используемых в процессе ее получения интерференционных порядков. Устройство не позволяет осуществлять высококачественную регистрацию периодических структур из-за возникающих фазовых искажений интерферирующих пучков вследствие влияния на характеристики устройства дестабилизирующих факторов вибраций,дифракционных шумов и случайного изменения оптической разности хода. Оно не позволяет регистрировать периодические структуры, размеры которых превышают размеры эталонной структуры, и обладает низким оптическим к.п.д., так как для записи структуры используются световые пучки только отдельных дифракционных порядков, симметричных относительно нулевого порядка дифракции. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство для изготовления периодических структур 2, содержащее оптически связанные лазерный источник когерентного излучения, поляризационный модулятор, фазовый элемент /4, телескопический расширитель пучка, поляризационный светоделитель с двумя выходами, связанными с регистрирующим материалом, обладающим направлением перемещения перпендикулярно штрихам, записываемой периодической структуры первый - через первое плоское зеркало, частотосдвигающий модулятор и анализатор поляризации, а второй - через второе плоское зеркало. Устройство не обеспечивает достаточно высокое качество формирования периодической структуры вследствие нарушения интерферометрической стабильности голографического поля, возникающей из-за паразитных смещений оптических элементов, изменения оптических свойств световых пучков из-за турбулентности воздуха, колебания влажности,наличия пыли и т.п. Технической задачей изобретения является улучшение качества изготовления периодических структур путем минимизации влияния на процесс их изготовления дестабилизирующих факторов вибраций, дифракционных шумов и случайного изменения оптической разности хода. Техническая задача решается тем, что в устройство для изготовления периодических структур, содержащее оптически связанные лазер, частотосдвигающий модулятор, а также подвижный в перпендикулярном направлении относительно записываемых штрихов периодической структуры регистрирующий материал, введены установленный на выходе лазера волоконно-оптический -образный разветвитель, оптически связанный первым и вторым выходами, соответственно, со входами частотосдвигающего модулятора и светового волокна опорного канала, выходы которых расположены в передней фокальной плоскости оптического объектива, в задней фокальной плоскости которого установлен регистрирующий материал. Сущность предлагаемого устройства для изготовления периодических структур заключается в создании нестационарного интерференционного поля, скорость перемещения которого согласована со скоростью движения регистрирующего материала. Сущность изобретения поясняется на фигуре,где 1 - лазер,2 - волоконно-оптический -образный разветвитель,3 - световое волокно опорного канала,4 - частотосдвигающий модулятор,2 8450 1 2006.08.30 5 - оптический объектив,6 - регистрирующий материал. Устройство содержит оптически связанные лазер излучения 1, волоконно-оптический-образный разветвитель 2, световое волокно опорного канала 3, частотосдвигающий модулятор 4, входы которых оптически связаны с выходами волоконно-оптического-образного разветвителя 2, а выходы - через оптический объектив 5 с регистрирующим материалом 6. Лазер 1 выполнен в виде инжекционного полупроводникового лазера с двойной гетероструктурой (например на основе ). Волоконно-оптический -образный разветвитель 2 выполнен в виде двух отрезков оптического волокна, имеющих оптический контакт 3. Световое волокно опорного канала 3 выполнено в виде отрезка оптического волокна на диапазон длин волн, соответствующий спектральному диапазону источника света 1. Частотосдвигающий модулятор 4 выполнен в виде отрезка электрооптического волокна с наружными управляющими электродами. Оптический объектив 5 представляет собой серийно выпускаемую оптическую систему, состоящую из нескольких линзовых элементов (например МИР-4). Регистрирующий материал 6 выполнен в виде бихромированной желатины, нанесенной на стеклянную подложку. Устройство для изготовления периодических структур работает следующим образом. В исходном состоянии, при отсутствии управляющих электрических сигналов, плоско поляризованный лазерный световой пучок с частотой оптического излучения 1 проходит волоконно-оптический -образный разветвитель 2 и поступает на входы светового волокна опорного канала 3 и частотосдвигающего модулятора 4. На их выходах образуются расходящиеся сферические световые пучки, поступающие на вход оптического объектива 5. На выходе оптического объектива 5 образуются два световых пучка с плоскими волновыми фронтами, которые поступают на регистрирующий материал под углом друг к другу. В результате интерференции на регистрирующем материале образуется периодическая структура, период которой определяется по формуле, где- длина волны излучения лазера- угол между сигнальным и опорным пучками. При подаче соответствующего управляющего напряжения на частотосдвигающий модулятор 4 оптическое излучение на выходе модулятора имеет частоту, равную 21,где- частота управляющего электрического сигнала. В результате имеющего место оптического сдвига частоты в сигнальном световом пучке при интерференции его с опорным пучком в плоскости регистрирующего материала 6 возникает бегущая интерференционная картина со скоростью перемещения плоскостей пучностей, определяемой по формуле При равенстве скоростей движения интерференционных полос и регистрирующего материала по всей длине последнего образуется периодическая структура с периодоми высотой штрихов, равной диаметру светового пучка на выходе оптического объектива 5. Максимальный контраст формируемых периодических структур обеспечивается волоконнооптическим -образным разветвителем 2, на выходе которого световые потоки имеют равную интенсивность. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4