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 НАН Беларуси(72) Авторы Пилипович Владимир Антонович Ярмолицкий Вячеслав Феликсович Конойко Алексей Иванович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт электроники НАН Беларуси(57) Устройство для изготовления периодических структур, содержащее оптически связанные лазерный источник когерентного излучения, поляризационный модулятор, телескопический коллиматор светового пучка, поляризационный светоделитель, первое и второе плоские зеркала и регистрирующий материал, отличающееся тем, что содержит в опорном канале на выходе поляризационного светоделителя оптически связанные через первое плоское зеркало частотосдвигающий модулятор, первый фокусирующий объектив,третье плоское зеркало и формирующий объектив, на другом выходе поляризационного светоделителя, в сигнальном канале содержит оптически связанные второе плоское зеркало,двухкоординатный угловой дефлектор и второй фокусирующий объектив, причем выход второго фокусирующего объектива последовательно оптически связан с третьим плоским зеркалом, формирующим объективом и регистрирующим материалом, а двухкоординатный угловой дефлектор выполнен с возможностью направления светового пучка сигнального канала через второй фокусирующий объектив и формирующий объектив на регистрирующий материал, минуя третье плоское зеркало, для совмещения со световым пучком опорного канала с возможностью образования на регистрирующем материале периодической структуры. 7333 1 2005.09.30 Изобретение относится к области лазерной техники и может найти применение, например, при создании массивов дифракционных элементов с различно ориентированными периодическими решетками различной пространственной частоты, в системах адресации лазерных пучков для оптических вычислительных структур, лазерных сканеров, проекционных устройств и т.п. Известно устройство записи периодических структур 1, которое представляет собой интерферометр, состоящий из светоделителя, двух плоских зеркал и регистрирующей среды. Запись периодических структур в таком устройстве осуществляется путем последовательного экспонирования регистрирующего материала узкими пучками лазерного излучения. Устройство не обеспечивает запись массивов дифракционных элементов, каждый из которых имеет требуемый период и ориентацию, получение записываемых структур требуемых размеров, из-за имеющего места изменения величины разности длин оптических путей интерферирующих пучков, которая зависит от длины когерентности используемого лазера, обладает ограниченными функциональными возможностями вследствие отсутствия элементов, позволяющих осуществлять изменение соотношения интенсивностей интерферирующих пучков в процессе записи. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство регистрации периодических структур 2, содержащее лазерный источник когерентного излучения, систему плоских зеркал, расширитель, затвор, светоделитель, формирующие каналы опорного и предметного пучков. В канале предметного и опорного пучков используются механические адресные системы на основе подвижных зеркал. Запись массивов периодических структур различной ориентации и пространственной частоты осуществляется путем изменения угла и наклона падения предметного пучка и его совмещения с опорным пучком для каждой экспозиции. Устройство не позволяет осуществлять формирование требуемого массива периодических структур на движущийся носитель, что существенно снижает скорость записи,вследствие необходимости сложной механической перестройки системы, а также получать высокую точность параметров записи. Технической задачей изобретения является увеличение скорости записи массивов периодических структур различной ориентации и пространственной частоты с одновременным увеличением точности записи. Техническая задача решается тем, что устройство для изготовления периодических структур, содержащее оптически связанные лазерный источник когерентного излучения,поляризационный модулятор, телескопический коллиматор светового пучка, поляризационный светоделитель, первое, второе плоские зеркала и регистрирующий материал, дополнительно содержит в опорном канале на выходе поляризационного светоделителя оптически связанные через первое плоское зеркало частотосдвигающий модулятор, первый фокусирующий объектив, третье плоское зеркало и формирующий объектив, на другом выходе поляризационного светоделителя, в сигнальном канале содержит оптически связанные второе плоское зеркало, двухкоординатный угловой дефлектор и второй фокусирующий объектив, причем выход второго фокусирующего объектива последовательно оптически связан с третьим плоским зеркалом, формирующим объективом и регистрирующим материалом, а двухкоординатный угловой дефлектор выполнен с возможностью направления светового пучка сигнального канала через второй фокусирующий объектив и формирующий объектив на регистрирующий материал, минуя третье плоское зеркало, для совмещения со световым пучком опорного канала с возможностью образования на регистрирующем материале периодической структуры. Совокупность указанных признаков позволяет решить вопрос создания перестраиваемого нестационарного интерференционного поля, скорость перемещения которого согласована со скоростью движения регистрирующего материала за счет управляемого сдвига частоты света опорного канала и пространственного управления световым пучком сигнального канала при помощи электрооптики. 2 7333 1 2005.09.30 Сущность изобретения поясняется на фиг. 1, где 1 - лазерный источник когерентного излучения 2 - поляризационный модулятор 3 - телескопический коллиматор светового пучка 4 - поляризационный светоделитель 5 - частотосдвигающий модулятор 6 - первое плоское зеркало 7 - первый фокусирующий объектив 8 - второе плоское зеркало 9 - двухкоординатный угловой дефлектор 10 - второй фокусирующий объектив 11 - третье плоское зеркало 12 - формирующий объектив 13 - регистрирующий материал 14 - опорный канал 15 - сигнальный канал. На фиг. 2 показана оптическая схема совмещения сигнального и опорного пучков. Устройство содержит оптически связанные лазерный источник когерентного излучения 1, поляризационный модулятор 2, телескопический коллиматор светового пучка 3,поляризационный светоделитель 4, частотосдвигающий модулятор 5, вход которого оптически связан с одним из выходов поляризационного светоделителя 4, а выход через первое плоское зеркало 6, первый фокусирующий объектив 7, третье плоское зеркало 11 и формирующий объектив 12 с регистрирующим материалом 13, двухкоординатный угловой дефлектор 9, вход которого оптически связан через второе плоское зеркало 8 с другим выходом поляризационного светоделителя 4, а его выход через второй фокусирующий объектив 10 и формирующий объектив 12 с регистрирующим материалом 13. Поляризационный модулятор 2 выполнен из кристаллана основе продольного электрооптического эффекта. Телескопический коллиматор светового пучка 3 выполнен по системе Кплера из двух положительных линз. Поляризационный светоделитель 4 выполнен в виде призмы Глана из исландского шпата. Первое и второе плоские зеркала 6, 8 выполнены в виде плоскопараллельных пластин с глухим отражающим покрытием. Частотосдвигающий модулятор 5 выполнен в виде двух электрооптических кристалловна основе продольного электрооптического эффекта, между которыми помещена фазовая пластинка /4 из кристаллического кварца и поляризационного анализатора в виде призмы Глана. Регистрирующий материал 13 выполнен в виде бихромированной желатины, нанесенной на стеклянную подложку. Двухкоординатный угловой дефлектор 9 выполнен в виде аналогового призменного электрооптического дефлектора из кристаллов . Первый и второй фокусирующие объективы 7,10 и формирующий объектив 12 выполнены в виде одинаковых линзовых систем. Третье плоское зеркало 11 выполнено в виде стеклянной подложки с нанесенным на нее глухим отражающим покрытием малых размеров. Устройство для изготовления периодических структур работает следующим образом. В исходном состоянии, при отсутствии управляющих электрических сигналов, плоскополяризованный лазерный световой пучок от лазерного источника когерентного излучения 1 с частотой оптического излучения о проходит поляризационный модулятор 2,телескопический коллиматор светового пучка 3 и попадает на поляризационный светоде 3 7333 1 2005.09.30 литель 4, после которого он полностью поступает в сигнальный канал 15. Отразившись от второго плоского зеркала 8, он без отклонения проходит через двухкоординатный угловой дефлектор 9 и второй фокусирующий объектив 10. После чего отражается от третьего плоского зеркала 11 и не поступает на регистрирующий материал 13. При подаче управляющего напряжения на поляризационный модулятор 2 на его выходе происходит изменение поляризации светового пучка, а именно он приобретает круговую поляризацию. Далее он расширяется телескопическим коллиматором светового пучка 3 и поступает на вход поляризационного светоделителя 4, при помощи которого образуется опорный 14 и сигнальный 15 каналы. На входе этих каналов поляризации световых пучков ортогональны (в опорном канале в плоскости плоскости фигуры, а в сигнальном - перпендикулярно). Под действием управляющего напряжения частотосдвигающий модулятор 5 смещает частоту проходящего через него оптического излучения на величину, равную частоте управляющего электрического сигнала . Поэтому суммарная частота оптического излучения в опорном канале 14 будет равна. На выходе частотосдвигающего модулятора 5 световой пучок с частотойобладает плоскостью поляризации параллельной сигнальному. После чего опорный световой пучок отразившись от первого плоского зеркала 6 направляется первым фокусирующим объективом 7 на третье плоское зеркало 11. В результате отражения от зеркала 11 опорный световой пучок поступает через формирующий объектив 12 на регистрирующий материал 13,причем его ось симметрии совпадает с оптической осью формирующего объектива 12. Излучение в сигнальном канале 15, отразившись от второго плоского зеркала 8, отклоняется двухкоординатным угловым дефлектором 9 в нужную позицию поступает через второй фокусирующий объектив 10, минуя третье плоское зеркало 11 (фиг. 2), формирующий объектив 12 на регистрирующий материал 13, где совмещается с опорным световым пучком. При интерференции световых пучков опорного 14 и сигнального 15 каналов на движущемся со скоростью регистрирующем материале 13 образуется движущаяся интерференционная картина, скорость движения которой определяется из выражения( - ),где- период регистрируемой интерференционной картины. В зависимости от угловой позиции двухкоординатного углового дефлектора 9 осуществляется изменение частоты излучения опорного канала 14 на величину , позволяющую установить равенство скоростей движения регистрирующей среды 13 и записываемой интерференционной картины в направлении движения регистрирующей среды 13. В результате этого происходит запись на движущуюся регистрирующую среду 13 контрастных интерференционных картин, диапазон характеристик которых определяется двухкоординатным угловым дефлектором 9 и используемыми линзовой оптикой. Источники информации 1. Милер . Улучшение однородности дифракционной эффективности в пределах поверхности голографической решетки // ОМП. - 1981. -8. - С. 47-49. 2.. ,...// . . - 1988. . 27. -20. - . 4244-4250. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.