[发明专利]混合式绕射光栅、模具及绕射光栅及其模具的制造方法

说明书

技术领域

本发明是涉及一种绕射光栅，尤其涉及一种用于分光的绕射光栅及其对应的模具与制造技术。

背景技术

光谱仪(spectrometer)的应用相当广泛，例如辐射源的光度测定(photometry)、分光计、物质检测等。光谱仪会使用狭缝结构来控制一定量的光源进入其中，再通过绕射光栅配合准直器(collimator)与校正镜片(correcting lens)的组合将输出的光谱分量聚焦在一个图像平面。图像平面上可以放置光感测器，这样就可以获得各个光谱分量。

图1显示一种传统的光谱仪的示意图。如图1所示，传统的光谱仪5100由一光源5110、一输入部5120、一准直面镜5130、一平面光栅5140、一聚焦面镜5150及一直线状光感测器5160所组成。光源5110输出的光信号5200通过输入部5120，然后被准直面镜5130处理后到达平面光栅5140。平面光栅5140的绕射图案5142的巨观轮廓为一平面。传统平面光栅5140是以钻石刀刻划绕射图案的加工方式。

这种传统的绕射图案如图2所示，具有固定间距(pitch)P1以及固定闪耀角(blaze angle)A1。平面光栅5140的绕射图案5142的绕射结构5144的两个顶点5144A与5144B的连线为基准线5144C。光栅法线5144N垂直于基准线5144C，有效面法线5144M垂直于有效面5144D。入射光LI打在有效面5144D上，会产生反射光LR(又称0阶光)、1阶绕射光LD+1及LD-1、与2阶以上的光(未绘示)。闪耀角A1为光栅法线5144N与有效面法线5144M的夹角，相当于基准线5144C与有效面5144D的夹角。在图2中，每一个绕射结构5144的闪耀角都是等于A1。这种绕射光栅都是利用钻石刀刻划绕射图案的方式来制作。钻石刀每移动一次，其刀尖仅能刻出一个绕射结构。然而一个绕射光栅通常会有上千个绕射结构，因此传统钻石刀的加工方式非常费时又费工。此外，由于钻石刀具的刀尖是固定的，因此一种钻石刀具仅能刻出单一种绕射结构，各绕射结构的闪耀角也都会相同。

图3显示另一种传统光栅的示意图。如图3所示，平面光栅5140'具有固定间距P1以及两种闪耀角A1及A2。平面光栅5140'也是利用钻石刀刻划绕射图案的方式来制作，制作过程需要两种刀具。首先，用第一种刀具刻划出具有闪耀角A1的绕射结构。接着，将第一种刀具更换为第二种刀具，再通过第二种刀具继续刻划出具有闪耀角A2的绕射结构。

值得一提的是，在更换刀具的过程会遇到定位的问题。举例来说，第一种刀具与第二种刀具的夹持位置发生误差，此误差就会反映在光栅上。又例如，第二种刀具的起始刻划位置发生误差，此误差也会反映在光栅上。特别是，绕射结构的尺寸都非常的小，例如数微米(um)，因此定位所产生些微误差就会造成严重的问题。例如，绕射结构呈现不连续的状态，会使得绕射结构所输出的光信号也会有不连续的状态。又例如，可能产生严重的杂散光信号而影响到所欲获得的信号。更甚者，可能导致绕射光栅无法使用。

基于上述，传统钻石刀的加工方式，每更换一次刀具，就会产生一次定位的问题，绕射光栅的误差也会随之上升。

发明内容

因此，本发明实施例的一个目的是提供一种具有多重闪耀角的混合式绕射光栅及其对应的模具与制造技术。

为达上述目的，本发明实施例提供一种具有多个绕射结构的绕射光栅的制造方法，包括：依据一轮廓图从一本体的一俯视方向对本体进行一翻印成型程序以形成一第一成型层，其中轮廓图包括所述多个绕射结构的一俯视图案，俯视图案定义所述多个绕射结构的多种闪耀角；以及通过第一成型层执行一反射层形成程序，用于形成一反射层于本体，其中从俯视方向来看，反射层定义有俯视图案。

本发明实施例又提供一种绕射光栅，包括一本体及一反射层。本体包括多个绕射结构。从本体的一俯视方向来看，所述多个绕射结构排列为一图案，此图案由相对应的一轮廓图所定义，此轮廓图定义所述多个绕射结构的多种闪耀角。反射层配置于所述多个绕射结构上，并具有对应于所述多个绕射结构的特征。

本发明实施例更提供一种模具的制造方法，此模具用于制造具有多个绕射结构的绕射光栅，此制造方法包括：依据一轮廓图从一本体的一俯视方向对此本体进行一翻印成型程序以产生此模具。所述轮廓图包括所述多个绕射结构的一俯视图案，所述俯视图案定义所述多个绕射结构的多种闪耀角。