CH673343A5 - - Google Patents

Description

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PATENTANSPRUCH seitig in Phase gebrachten Abschnitten, gruppiert sind (GB,

Holografisches Diffraktionsgitter, das einen Träger (1) und B, 8 824 014).

eine darauf aufgebrachte lichtempfindliche Schicht (2) ent- Bei dem erwähnten holografischen Diffraktionsgitter sind hält, in welcher ein System aus periodischen Strichen (3) for- zwei benachbarte Abschnitte im Interferenzfeld kontaktlos miert ist, die zu entlang der zu den Strichen (3) senkrechten s durch Trägerverschiebung in diesem Feld um die der Feld-Richtung (A) nacheinander angeordneten und gegenseitig in aperatur gleiche Länge aufeinanderfolgend aufgezeichnet. Phase gebrachten Abschnitten (4,5,6) gruppiert sind, Dadurch sind beim erwähnten holografischen Diffraktions-

dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzen zweier benach- gitter die Striche im Kopplungsgebiet der benachbarten barter Bereiche (4,5 bzw. 5,6) so gelegen sind, dass sie ein- Abschnitte ungleichmässig und diskontinuierlich verteilt, ander überdecken, wobei Überdeckungsbereiche (7, 8) io wodurch die Genauigkeit dieses Gitters beeinträchtigt wird, gebildet werden, während die Phasen der in den Überdek- Um ein kontinuierliches, gleichmässiges und hochgenaues kungsbereichen (7,8) angeordneten Striche (3) überein- Gitter aufzuzeichnen, muss der Träger mit einer Genauig-

stimmen. keit verschoben werden, die ein Zehntel der Strichperiode

überschreitet, und bei Mikrometerteile betragenden 15 Perioden ist es praktisch unrealisierbar.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein holografisches Diffraktionsgitter zu schaffen, bei BESCHREIBUNG welchem die Grenzen zweier benachbarten Abschnitte so

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Diffraktions- gelegen wären, dass die Genauigkeit des Gitters dadurch gitter, insbesondere auf holografische Diffraktionsgitter. 20 erhöht würde.

Die Erfindung ist in der optisch-mechanischen Industrie Das wird dadurch erreicht, dass bei holografischem Diff-

und im Maschinenbau als Messelement und in Metrologie als raktionsgitter, das einen Träger und eine darauf aufgebrachte Eichass anwendbar. lichtempfindliche Schicht enthält, in welcher ein System aus

Bekannt ist ein Diffraktionsgitter, das eine zusammenge- periodischen Strichen formiert ist, die zu entlang der zu den setzte Kopie von Mess-Diffraktionsgittern darstellt (Zeit- 25 Strichen senkrechten Richtung nacheinander angeordneten schrift «Optiko-mekhanicheskaya promyshlennost /Optisch- und gegenseitig in Phase gebrachten Abschnitten gruppiert mechanische Industrie»/, Moskau, 1975, H.9, F. A. Mitina, sind, erfindungsgemäss die Grenzen zweier benachbarten A. M. Nizhin, G. N. Rassudova «Sostavnye kopii izmeritel- Bereiche so gelegen sind, dass sie einander überdecken,

nykh difraktsionnykh reshetok /Zusammengesetzte Kopien wobei Überdeckungsbereiche gebildet werden, während die von Mess-Diffraktionsgittern», S. 47 bis 50). 30 Phasen der in diesen Überdeckungsbereichen angeordneten

Das erwähnte Diffraktionsgitter enthält einen Träger, auf Striche übereinstimmen.

dem eine polymere Harzschicht aufgebracht ist, auf welcher Diese konstruktive Ausführung des erfindungsgemässen gegenseitig in Phase (Deckung) gebrachte Diffraktionsgitter- holografischen Diffraktionsgitters gewährleistet eine konti-abschnitte der Kopien von Vorlagen angeordnet sind. nuierliche Anordnung der periodisch verteilten Striche ent-

Dieses Gitter wird durch Kontaktverfahren folgender- 35 lang des Trägers bei dessen beliebigen Längen und Strichfre-weise hergestellt. quenzen, sowie ihre gleichmässige Verteilung, was eine

Auf den Träger werden die Vorlagen aufgelegt, die mittels erhöhte Genauigkeit des Gitters herbeiführt.

einer dritten Vorlage je zwei nach dem Moiréstreifenbild in Nachfolgend wird die Erfindung durch Beschreibung ihres Phase gebracht werden. Durch die Phasenabstimmung liegen konkreten Ausführungsbeispiels und anhand von beige-die Striche der Diffraktionsgitter parallel, während der 40 legten Zeichnungen näher erläutert, in welchen es zeigen : Abstand zwischen den Strichen zweier benachbarten in

Phase gebrachten Abschnitte dieser Gitter gleich ist einer Fig. 1 ein erfindungsgemässes holografisches Diffraktions ganzen Zahl der konstanten (Perioden) der Gitter. gitter (Längsschnitt) ;

Dann werden die Vorlagen weggenommen, der Träger mit Fig. 2 dasselbe wie in Fig. 1 (Draufsicht) ;

Harz begossen, die Vorlagen vorsichtig wieder aufgelegt, mit 45 Fig. 3 sinusförmige Verteilung der Intensität der Strichfedernden Anschlägen angepresst, die Einstellung nach dem Schwärzung in einem der Überdeckungsbereiche des hologra-Moiréstreifenbild überprüft und notwendigenfalls nachju- fischen Diffraktonsgitters gemäss Fig. 1 und 2 ;

stiert. Fig. 4 den Verlauf der Molulationstiefe eines Interferenz-

Nach zwei Stunden wird das überschüssige Harz entfernt, bildes im Überdeckungsbereich und in den ihm benach-nach 18 bis 20 Stunden die Kopie von den Vorlagen gelöst so barten Bereichen, die in Fig. 3 eingezeichnet sind.

und die letzteren mit destilliertem Wasser gespült, um die bei der Kopierung verwendeten chemischen Substanzen zu ent- Das erfindungsgemässe holografische Diffraktonsgitter fernen. enthält einen Träger 1 (Fig. 1) und eine darauf aufgebrachte

Durch das angeführte Verfahren können zusammenge- lichtempfindliche Schicht 2, in welcher ein System aus perio-setzte Kopien der Diffraktionsgitter hergestellt werden, die ss dischen Strichen 3 (Fig. 2) formiert ist, die zu entlang der zu eine beliebige Anzahl von Abschnitten enthalten. den Strichen 3 senkrechten Richtung A nacheinander

Auf dem besagten als zusammengesetzte Kopien der Mess- angeordneten und gegenseitig in Phase gebrachten Diffraktionsgitter hergestellten Diffraktionsgitter sind Abschnitten 4,5 und 6 gruppiert sind.

unschraffierte Abschnitte vorhanden, d. h. Abschnitte, in Die Grenzen zweier benachbarten Abschnitte 4 und 5 bzw.

welchen die Striche fehlen, sowie «Staffeln», die auf dem 60 5 und 8 liegen so, dass sie einander überdecken, wobei Über-Harz im Kopplungsgebiet der Vorlagen zurückbleiben. deckungsbereiche 7 und 8 gebildet werden. Die in diesen

Durch die unschraffierten Abschnitte und die «Staffeln» Überdeckungsbereichen 7 und 8 angeordneten Phasen der wird die Genauigkeit der Diffraktionsgitter beeinträchtigt. Striche 3 stimmen überein. Die Überdeckungsbereiche 7 und

Bekannt ist ein holografisches Diffraktonsgitter, das einen 8 sind in der Zeichnung zur symbolischen Erkennung mit Träger und eine darauf aufgebrachte lichtempfindliche 65 verdickten Linien dargestellt.

Schicht enthält, in welcher ein System aus periodischen Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass die Phasen der Striche 3 in

Strichen formiert ist, die zu entlang der zu den Strichen senk- den Überdeckungsbereichen 7 (8) übereinstimmen. Die rechten Richtung nacheinander angeordneten und gegen- gestrichelten Linien deuten darauf hin, dass die Anzahl der

diesen Bereichen 7 (8) zugeordneten Striche 3 von der Breite dieser Bereiche abhängig ist.

Das erfindungsgemässe holografische Diffraktionsgitter wird folgenderweise hergestellt.

Das erfindungsgemässe holografische Diffraktionsgitter wird durch aufeinanderfolgende abschnittsweise Interferenzkopierung eines einzelnen Abschnittes des Interferenzfeldes entlang der gesamten Gitterlänge hergestellt. Die gegenseitige Phasenabstimmung der Abschnitte 4 (Fig. 2), 5 und 6 kann mittels eines zusätzlichen Strichfrequenzgleichen Hilfs-Diffraktionsgitters erfolgen, wobei das Moiréstreifenbild von dem Interferenzfeld und dem Zusatzgitter ausgenutzt wird. Kopiert wird so, dass zwei benachbarten Abschnitte 4 und 5 bzw. 5 und 6 mit ihren Grenzen aufeinandergelegt werden, wobei die Überdeckungsbereiche 7 und 8 gebildet werden.

Die Strichfrequenz des auf diese Weise hergestellten Gitters ist gleich der des zu kopierenden Interferenzfeldes und kann im optischen Bereich mehrere tausend Linien/mm erreichen.

Das erfindungsgemässe Gitter hat eine gleichmässige Verteilung der Striche 3 entlang der Erstreckung sämtlicher Abschnitte 4,5 und 8, darunter auch in den Überdeckungsbereichen 7 und 8, in welchen auch die gleichmässige Verteilung der Beugungseffektivität erhalten bleibt. Die Vertei-lungsgleichmässigkeit der Striche 3 an beliebiger Gitterstelle wird durch die Streifenverteilungsgleichmässigkeit des zu kopierenden Interferenzfeldabschnittes bestimmt. Dabei ist eine Gleichmässigkeit der Verteilung in der Grössenordnung von, X/100 und mehr für eine Gitterlänge von nicht unter 70 mm erzielbar, worin X die Wellenlänge der kohärenten Strahlungsquelle ist, beim vorliegenden konkreten Beispiel ist X = 0,6328.

Die Verteilungsgleichmässigkeit der Striche 3 in den Überdeckungsbereichen 7 und 8 wird überdies durch die präzise Phasenabstimmung der Striche 3 in diesen Überdeckungsbereichen 7 und 8 sichergestellt.

Fig. 4 zeigt den Verlauf der Modulationstiefe Q des Interferenzbildes (Ordinatenachse, %) in einem der benachbarten Abschnitte 4,5 bzw. 5,6 des holografischen Gitters in Abhängigkeit von dessen Länge L (Abszissenachse, mm) wozu eines der Überdeckungsbereiche 7 bzw. 8 mit 3 mm Breite gehört. Vom Höchstwert weicht die Modulationstiefe Q im Überdeckungsbereich 7 oder 8 um 3,6% und ausserhalb desselben um 2,6% ab.

Die mindestmögliche Verringerung der Breite des Überdeckungsbereiches 7 bzw. 8 ermöglicht eine verringertere Differenz der Q-Werte.

Ein geringer Q-Unterschied wird bei Prüfung der Strichmasse die Einstellung auf den Strich des als Vergleichsmass

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eingesetzten erfindungsgemässen Gitters mit der gleichen Genauigkeit sowohl ausserhalb als auch innerhalb des Überdeckungsbereiches 7 bzw. 8 ermöglichen.

Die zur Zeit bestehenden Vergleichsmasse zur Prüfung der Strichmasse besitzen eine geringe Strichfrequenz (höchstens 100 Linien/mm). Die erfindungsgemässen Gitter sind dadurch notwendig geworden, dass mit dem Erscheinen von hochgenauen holografischen Gittern mit hoher Strichfrequenz als Messslemente auch die Entwicklung entsprechender Vergleichsmasse zu ihrer Prüfung erforderlich ist. Diese Vergleichsmasse müssen hohe Genauigkeit, Gleichmässigkeit und Kontinuität der Strichverteilung sowie hohe Strichfrequenz besitzen, die der des zu prüfenden Gitters entspricht.

Erfindungsgemäss wurde das holografische Diffraktionsgitter mit einer Länge von 1 m und einer Strichfrequenz von 1000 Linien/mm mit kontinuierlichen Verteilung der Striche 3 (Fig. 2) über seine Länge durch Überdeckung der Striche 3 an den Grenzen der gekoppelten Abschnitte hergestellt. Das Gitter wurde auf einem Glasträger aufgezeichnet, der mit einer hochauflösende lichtempfindlichen Schicht überzogen war. Das Gitter besitzt eine hohe Verteilungsgleichmässigkeit der Striche 3 über die gesamte Länge, einschliesslich der Überdeckungsbereiche 7 und 8. Der Gitterfehler beträgt höchstens ljim/m, was der Nullklasse der Eich-Vergleichs-massen entspricht.

Das erfindungsgemässe Gitter besitzt eine erhöhte Genauigkeit durch Kontinuität und Gleichmässigkeit der Verteilung der Striche 3 über seine gesamte Länge. Die kontinuierliche Verteilung der Striche 3 wird dadurch sichergestellt, dass zwischen den einzelnen Abschnitten 4,5 bzw. 5,6 die Überdeckungsbereiche 7 und 8 vorhanden sind, wobei sowohl ausserhalb als auch innerhalb der Überdeckungsbereiche 7 und 8 Genauigkeit und Gleichmässigkeit der Strichverteilung und Beugungseffektivität erhalten bleiben.

Auf Basis dieser Gitter können hochgenaue kontinuierliche Vergleichsmasse entwickelt werden.

Das erfindungsgemässe holografische Diffraktionsgitter, hergestellt durch Kopierung des Interferenzfeldes, kann eine Strichfrequenz von 5000 Linien/mm und eine Genauigkeit von 0,2|j,m/m aufweisen. In diesem Fall beträgt die Strichperiode 0,2jj,m, was grössenmässig der Genauigkeit des eigentlichen Gitters entspricht. Wird ein solches Gitter als Messelement in Gebern der linearen Verschiebung eingesetzt, so kann ohne jegliche elektronische Interpolation eine Diskretheit von 0,2p,m durch einfaches Zählen der Interferenzstreifen erhalten werden. Das ist ein optimaler Fall, wenn die Diskretheit der Genauigkeit entsprechen wird.

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1 Blatt Zeichnungen