基于波前偏振干涉的全息光刻曝光设备

技术领域

本发明属于光刻技术领域，涉及一种基于波前偏振干涉的全息光刻曝光设备。

背景技术

显示技术是元宇宙技术中的核心关键技术，现阶段包括一系列浮雕光栅、全息光栅和液晶光栅以及复杂结构的微透镜阵列。光波导因其轻薄和外界光线的高穿透特性是显示技术中的核心器件，随着显示对效率和全可见光成像要求的不断增加，光波导结构由阵列光波导、几何光波导向着性能更优的全息光波导、衍射光波导方向发展，而高质量的光波导曝光设备是限制光波导制备的核心关键设备。

现阶段主要采用双光路干涉曝光方式制备全息和衍射光波导，尽管双光路曝光具有曝光周期可调的优势，但双光路易受环境温度、振动扰动，导致曝光质量差；同时这种方式仅仅只能曝光周期均匀结构，无法曝光复杂结构；且曝光存在的边缘衍射会引起拼接接缝宽和不均匀，导致大面积拼接质量差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于波前偏振干涉的全息光刻曝光设备。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于波前偏振干涉的全息光刻曝光设备，包括外套筒；

所述外套筒内部依次布设有波前调制器、滑筒1、透镜1、透镜2、透镜3、透镜4、频谱调制器、透镜5、透镜6、透镜7、透镜8、滑筒2和曝光面；

所述透镜1～透镜8固定在外套筒内部；

所述滑筒1位于4F全息曝光设备最上面透镜1的焦点位置，能够上下同轴滑动和同平面选择；

所述滑筒2位于4F全息曝光设备最下面透镜8的焦点位置，能够上下同轴滑动和同平面选择；

所述频谱调制器用于实现对光束频谱的剪切、编译、滤波、相位调制和偏振态调制，包括滤除0级次光和将光束偏振态分别改变为左右旋圆偏光；

波前调制器生成指定相位和偏振态的光束，输入到曝光光路中。

进一步，所述滑筒2能拆除，曝光平面为任意具备左右上下调节的位移台上，以方便实现大面积曝光。

进一步，所述波前调制器包括掩膜版、微透镜、微透镜阵列和空间光调制器。

进一步，所述波前调制器设有波前调制器放置板，能够上下同轴滑动，来调整波前调制器位置位于焦点的位置，波前调制器放置板同平面旋转，来调整波前调制器的中心位置和方向。

进一步，所述曝光面设有曝光面放置板，曝光面放置板能够上下同轴滑动，来调整曝光面位于焦点的位置，曝光面放置板能够同平面旋转，来调整曝光面的角度。

进一步，所述曝光面设置在三维位移台上，实现大面积复制曝光。

进一步，所述透镜2位于透镜1的焦点，透镜3位于透镜2的焦点，透镜4位于透镜3的焦点，透镜5位于透镜4的焦点，透镜6位于透镜5的焦点，透镜7位于透镜6的焦点，透镜8位于透镜7的焦点。

本发明的有益效果在于：本发明通过采用共光路设计方案，大大降低了温度、振动扰动对曝光光路的影响，曝光设备可以实现对任意复杂波前的复制，适用性更强，可适用于全息光栅、液晶光栅以及微透镜阵列等微纳光子器件曝光，且曝光边缘接缝窄，有利于大面积拼接。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明的一种基于波前偏振干涉的全息光刻曝光设备结构图；

图2为本发明的一种基于波前偏振干涉的全息光刻曝光设备的全息光刻曝光光路示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1～图2，本发明的一种基于波前偏振干涉的全息光刻曝光设备，包括外套筒和内部固定的一系列透镜、滑筒1、滑筒2、挡板1、1/4波片1和1/4波片2。使用掩膜版为波前调制器，平行光照射在掩膜版上，首先经过高级次挡板，除了±1和0级次光可以通过，其他级次的光被遮挡。±1和0级次光进入4F光路在0级档板位置汇聚，0级光被挡板遮挡，±1级次光继续向下传播。±1级次光分别通过1/4波片1和1/4波片2，调整1/4波片使±1级次光偏振态分别为左旋圆圆偏光和右旋圆偏光。两束光在曝光面重叠干涉。曝光面上放置液晶取向层，在干涉光作用下实现曝光。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。