[发明专利]θ调制全息光栅的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光栅的制作方法，属于光学器件制造领域。

背景技术

θ调制是对图像的不同区域分别用取向不同(θ角不同)的光栅进行调制，这个被取向不同的光栅所调制的物片就是θ调制光栅。将这样的θ调制光栅放入4F系统的输入面，用白色平行光照明，在频谱面上将得到色散彩色频谱。每一条彩色谱的颜色分布都是从外向里按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列。红光的波长最大，衍射角最大，分布在最外面；紫光相反。如果在频谱面上放置一个空间滤波器，对不同方向的谱斑进行选择，每一排列方向的频谱只允许其中的某一种颜色通过，就会使像面上不同的成像区域“赋予”以特定的色彩，从而得到彩色像。

现有技术制作θ调制全息光栅的方法通常是先制作三块镂空模板，用镂空模板对感光底片进行曝光。曝光的方法主要有两种：

第一种：布置一个可拍摄全息光栅的双光束干涉光路，使两束单色平行光以夹角φ入射到感光底片上，其两束平行光之间的夹角φ与光栅周期d的关系由公式2sin(φ/2)＝λ/d确定，将上述三个模板分别与全息干板紧贴在一起，采用等时曝光的方法，用各个镂空图案记录不同取向的光栅，每次更换模板时，感光底片转动θ角，但感光底片与模板的相对位置不能改变，以保证整个图案衔接和组合良好；

第二种：将模板、朗奇光栅、感光底片依次叠放在一起，用单色平行光照射，在同一张感光底片上进行三次曝光，每次更换一块模板，同时将朗奇光栅转过θ角，并保持感光底片与模板的相对位置不改变，三次曝光朗奇光栅分别取三个不同的取向；

也可使用光栅复制的方法进行曝光：在上述两种方法中选择一种方法制作一块母光栅，将母光栅与感光底片相对叠放进行曝光。

曝光后的感光底片再进行显影、定影等处理，从而完成θ调制光栅制作。

上述制作θ调制光栅过程，存在下列不足：

1、制作一块三个不同光栅取向θ调制光栅需要进行三次曝光，每次曝光都要更换一块模板，且模板与感光底片相对位置不能改变，操作非常麻烦；

2、将母光栅与感光底片相对叠放进行复制曝光时，虽然减少了曝光的难度，但由于叠放在一起的母光栅与感光底片有多个光学界面，其界面之间光的反射作用和光栅的衍射作用影响了θ调制光栅的质量，如果母光栅是位相性光栅，其复制效果就更不理想；

3、光栅复制的弊端是母光栅不能有瑕疵，带有瑕疵的母光栅会将其瑕疵复制到成品光栅上。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种简便快速、容易实现、成本低的θ调制全息光栅制作的方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：θ调制全息光栅的制作方法，步骤为：

准备一块θ调制光栅作为母光栅，将母光栅放置于4F光学系统的物平面，在4F光学系统的频谱面上将得到母光栅的频谱，母光栅的光栅取向有几种，则频谱的排列就会有几个方向；用滤波器在频谱面上进行滤波，每一个排列方向只允许其中设定级的频谱通过，在4F光学系统的像平面上将得到与母光栅完全相似的倒立像，同时在与母光栅不同光栅取向区域相对应的各个成像区域均产生光强按余弦规律变化的干涉条纹；干涉条纹的取向与母光栅相应区域的光栅取向相同；

将感光底片置于4F光学系统像平面进行曝光，再经显影、定影等处理，即完成θ调制光栅制作。

更详细的步骤如下：

(1)准备一块θ调制全息光栅作为母光栅；

(2)调试4F光学系统，使各种光学器件等高共轴，并准确确定物平面和频谱面的位置；

(3)将母光栅放置于4F光学系统的物平面，在4F光学系统的频谱面根据母光栅的频谱制作滤波器；

(4)曝光前的检查：从滤波器的背面在靠近滤波器的位置上用白屏检查所有设定级的频谱光是否都能顺利的通过滤波器，重点检查各个光斑的光强是否均匀、大小是否相同，成像是否清晰；

(5)将感光底片置于4F光学系统像平面进行曝光；

(6)经显影、定影、吹干、边框制作等处理，即完成θ调制光栅制作。

作为优选的技术方案，所述滤波器通过频谱的设定级为±1级，或±2级，或±3级。

作为优选的技术方案，所述滤波器为光学空间滤波器。

作为优选的技术方案，所述光学空间滤波器的制作方法为在频谱面上固定一个框架，在框架上平整的粘贴一块黑纸，依次对准每一个排列方向所选级别的频谱光点开针孔。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：