[发明专利]一种液晶计算全息图的曝光方法和装置

说明书

一种液晶计算全息图的曝光方法及装置，其能够避免目前制作液晶计算全息图采取的掩膜版曝光法的问题，简化制作流程，降低制作成本，缩减掩膜版与待曝光基板间的距离，减少对基板表面光敏材料的破坏。方法包括：(1)构建液晶计算全息图曝光装置，不加入平面镜与空间光调制器；(2)放入涂覆有光敏材料的待曝光基板并进行参数调整；(3)进行第一次曝光；(4)在曝光装置中加入平面镜与空间光调制器，并对两者及待曝光基板进行参数调整，调整空间光调制器的输入参数，使其能够将入射的平面光波调制为预期波前的光波；(5)进行第二次曝光。

技术领域

本发明涉及光学精密制造的技术领域，尤其涉及一种液晶计算全息图的曝光方法，以及液晶计算全息图的曝光装置。

背景技术

计算全息法是一种非球面检测方法，属于零位补偿干涉法的一种，其使用的零位补偿器件即为计算全息图。计算全息图是一种衍射元件，理论上可通过衍射原理实现球面波与任意非球面波之间的互相转换。液晶计算全息图是一种新型的计算全息图，基于液晶的双折射特性，通过液晶光控取向技术实现计算全息图的制作。

液晶计算全息图的制作步骤较多，其中关键一步即为光控取向。液晶光控取向技术的基本原理是，利用某些光敏材料可以在紫外线偏振光的照射下发生物理或化学反应，从而能够产生各向异性的表面作用力，进而诱导液晶分子定向排列，即使用紫外线偏振光对光敏材料进行足够剂量的曝光后，光敏材料能够产生各向异性的表面作用力，此时在光敏材料表面涂覆液晶溶液，光敏材料即可诱导液晶分子进行定向排列。

目前，液晶计算全息图的曝光方法为掩膜版曝光法，其思路为：待曝光基板表面涂覆有均匀厚度的光敏材料，使用紫外或蓝色灯作为光源，通过偏振片将光源发出的光调制为线偏振光，对整个待曝光基板表面进行第一次曝光；然后将线偏振光的方向调整至与上一次偏振方向垂直，将带有待曝光图案的掩膜版覆盖在基板表面，进行第二次曝光。曝光结束后在基板表面涂覆液晶溶液，光敏材料即可诱导液晶分子定向排列，完成液晶光控取向。

掩膜版曝光法存在一些固有限制，如制作液晶计算全息图前需先制作带有同样计算全息图图案的1:1掩膜版，制作时间较长，制作成本较高。且掩膜版处需有固定装置，如真空吸附装置，用于缩减掩膜版与基板间的间隙。否则，若掩膜版与基板表面之间间隙过大，光经过掩膜版后会因为衍射等原因产生光路偏移，掩膜版不透光区域下本不应受到曝光的光敏材料也会受到曝光，导致无法获得预期图案的液晶计算全息图。此外，在掩膜版曝光法中，基板表面需要大面积与掩膜版接触，可能对涂敷在基板表面的光敏材料层造成破坏。

空间光调制器是一类可以调制光波的空间分布的器件，可在随时间变化的电驱动信号控制下，或在另一种空间光强分布的作用下改变入射光的相位、偏振态、振幅(或强度)，或是实现非相干光到相干光的转换。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种液晶计算全息图的曝光方法，其能够避免目前制作液晶计算全息图采取的掩膜版曝光法的问题，简化制作流程，降低制作成本，缩减掩膜版与待曝光基板间的距离，减少对基板表面光敏材料的破坏。

本发明的技术方案是：这种液晶计算全息图的曝光方法，其包括以下步骤：

(1)构建液晶计算全息图曝光装置，不加入平面镜与空间光调制器；

(2)放入涂覆有光敏材料的待曝光基板并进行参数调整，所述参数包括空间位置、俯仰角度，使光源出射的光垂直入射基板；

(3)进行第一次曝光；

(4)在曝光装置中加入平面镜与空间光调制器，并对两者及待曝光基板进行参数调整，所述参数包括各自的空间位置、俯仰角度以及基板与平面镜之间的角度，调整空间光调制器的输入参数，使其能够将入射的平面光波调制为预期波前的光波；

(5)进行第二次曝光。