大尺寸平面衍射光柵的復制拼接方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及衍射光柵制作技術領域，具體涉及一種大尺寸平面衍射光柵的復制拼接方法。
【背景技術】
[0002]大尺寸平面衍射光柵是用于天文光譜分析、激光慣性約束核聚變等領域的重要光學元件，使用其可以有效提高天文望遠鏡系統的分辨率和信噪比，并且可以提高激光慣性約束核聚變系統的激光輸出能量和功率。
[0003]大尺寸平面衍射光柵制作一般采用兩種方法:機械刻劃法和全息曝光離子束刻蝕法。其中，機械刻劃法，制作大面積光柵，對光柵刻劃機的運行精度及外界環境條件變化要求極高，且光柵母版刻劃周期較長，如刻劃一個6001ine/mm、且面積為100mmX 100mm的光柵，需要大約兩個月的時間。
[0004]全息曝光離子束刻蝕法，若直接進行米級尺寸光柵的整塊曝光刻蝕，無論勻膠、曝光、刻蝕都需要突破較難的制作工藝。而新的全息光柵曝光方法，掃描光束干涉法，理論上能制作任意尺寸的光柵，但目前成品光柵尚存在衍射效率不均勻、衍射波前不理想、雜質點多等冋題，且價格極其昂貴。
[0005]與此同時，利用拼接法解決大尺寸光柵的制作問題，與直接制作整塊大光柵相比，小光柵的制作技術相對成熟、并且容易獲得高射效率和更好的衍射波前質量，且多塊小光柵的成本也遠比一塊大光柵低得多。
[0006]光柵拼接方法主要有機械拼接法和曝光拼接法。機械拼接法的問題，在光柵使用時需要一直用機械架固定，增加使用難度，需要重復和持續的使用高精度的控制調整技術，對支架穩定性要求較高。曝光拼接法較復雜，位相和姿態控制精度要求較高，每次曝光時的調整與鎖定系統之間會存在漂移誤差。
【發明內容】
[0007]本發明為解決現有光柵拼接方法需要重復和持續采用高精度控制調整技術，對支架穩定性要求高，并且采用曝光方法時存在調整與鎖定系統之間存在漂移誤差等問題，提供一種大尺寸平面衍射光柵的復制拼接方法。
[0008]大尺寸平面衍射光柵的復制拼接方法，該方法由以下步驟實現:
[0009]步驟一、采用一塊光柵母版，在光柵毛坯的相鄰區域分時復制兩次；
[0010]步驟二、在步驟一中所述的光柵毛坯的左側區域復制第一塊光柵，所述在第一塊光柵復制中利用環氧樹脂膠為粘合劑，所述環氧樹脂膠固化后，分離第一塊光柵復制中的所述光柵毛坯和光柵母版，在所述光柵毛坯的左側區域形成第一塊復制光柵；
[0011]步驟三、在與所述光柵毛坯左側區域相鄰的右側區域復制第二塊光柵，第二塊光柵復制中檢測第二塊復制光柵和第一塊復制光柵存在的拼接誤差，調整拼接誤差及環氧樹脂膠固化后，分離第二塊光柵復制中的所述光柵母版和光柵毛坯，在所述光柵毛坯的右側區域形成第二塊復制光柵；
[0012]上述步驟三中，通過誤差檢測系統，檢測第二塊復制光柵和第一塊復制光柵存在的拼接誤差；所述誤差檢測系統檢測第二塊復制光柵相對于第一塊復制光柵存在的兩維拼接誤差。
[0013]本發明的有益效果:本發明所述的光柵復制拼接方法中光柵在使用過程中不需要多維機械調整架實時調整光柵姿態，具有長期保存性；拼接過程中只需要檢測存在的兩維拼接誤差，降低檢測和調整的難度，有利于大尺寸平面光柵制作的工程化。本發明所述的方法成本低，易于實現。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明所述的大尺寸平面衍射光柵的復制拼接方法的拼接誤差俯視圖；
[0015]圖2為本發明所述的大尺寸平面衍射光柵的復制拼接方法中光柵復制拼接第一次復制的不意圖；
[0016]圖3為本發明所述的大尺寸平面衍射光柵的復制拼接方法中光柵復制拼接第二次復制的不意圖。
【具體實施方式】
[0017]【具體實施方式】一、結合圖1至圖3說明本實施方式，大尺寸平面衍射光柵的復制拼接方法，包括步驟，
[0018]S1、利用一塊光柵母版2，在光柵毛坯3的相鄰區域分時復制兩次；
[0019]S2、在所述光柵毛坯3的左側區域復制第一塊光柵，第一塊光柵復制中利用環氧樹脂膠為粘合劑，所述環氧樹脂膠固化后，分離第一塊光柵復制中的所述光柵毛坯3和光柵母版2，從而在所述光柵毛坯3的左側區域形成第一塊復制光柵4 ;
[0020]S3、在與所述光柵毛坯3左側區域相鄰的右側區域復制第二塊光柵，第二塊光柵復制中檢測第二塊光柵復制和第一塊復制光柵存在的拼接誤差，調整拼接誤差及環氧樹脂膠固化后，分離第二塊光柵復制中的所述光柵母版2和光柵毛坯3，從而在所述光柵毛坯3的右側區域形成第二塊復制光柵5 ；
[0021]其中，步驟S3中，通過拼接誤差檢測系統，檢測第二塊復制光柵5和第一塊復制光柵4存在的拼接誤差；所述誤差檢測系統檢測第二塊復制光柵5相對于第一塊復制光柵4存在的兩維拼接誤差。
[0022]本實施方式的步驟一中，首先將光柵毛坯3放置在隔振平臺I上，然后利用一塊光柵母版2，在所述光柵毛坯3的相鄰區域分時復制兩次，復制時所述光柵毛坯3在下，所述光柵母版2在上。步驟二和步驟三中，復制前對所述光柵母版2鍍油膜和鋁膜，復制過程中所述環氧樹脂膠用于所述光柵毛坯3和所鍍鋁膜的粘合劑。
[0023]本實施方式所述的復制拼接方式中，存在其余三維誤差，所述其余三維誤差的消除包括:第一塊光柵復制時通過夾具固定，使所述光柵毛坯3和光柵母版2的側面在同一平面上，記錄所述環氧樹脂膠質量和所述光柵母版2上所加的配重塊質量及配重塊的配重點，第二塊光柵復制時使用與第一塊光柵復制時相同的配重點、相同的配重塊質量和相同質量的環氧樹脂膠。
[0024]本實施方式中所述的環氧樹脂膠通過常溫固化。固化時間為23?25小時。
[0025]本實施方式中所述的光柵在使用過程中不需要多維機械調整架實時調整光柵姿態，具有長期保存性；拼接過程中只需要檢測存在的兩維拼接誤差，降低檢測和調整的難度，有利于大尺寸平面光柵制作的工程化。
[0026]【具體實施方式】二、結合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式為【具體實施方式】一所述的大尺寸平面衍射光柵的復制拼接方法的實施例，包括以下步驟:
[0027]一、首先將光柵毛坯3放置在隔振平臺I上，之后利用一塊光柵母版2，在所述光柵毛坯3的相鄰區域分時復制兩次，復制時所述光柵毛坯3在下，所述光柵母版2在上；
[0028]二、在所述光柵毛坯3的左側區域復制第一塊光柵，第一塊光柵復制中利用環氧樹脂膠為粘合劑，所述環氧樹脂膠固化后，分離第一塊光柵復制中的所述光柵毛坯3和光柵母版2，從而在所述光柵毛坯3的左側區域形成第一塊復制光柵4 ;
[0029]三、在與所述光柵毛坯3左側區域相鄰的右側區域復制第二塊光柵，第二塊光柵復制中檢測第二塊復制光柵5和第一塊復制光柵4存在的拼接誤差，調整拼接誤差及環氧樹脂膠固化后，分離第二塊光柵復制中的所述光柵母版2和光柵毛坯3，從而在所述光柵毛坯3的右側區域形成第二塊復制光柵5 ；
[0030]其中，步驟三中，通過拼接誤差檢測系統ZYGO干涉儀，檢測第二塊復制光柵5和第一塊復制光柵4存在的拼接誤差；所述誤差檢測系統檢測第二塊復制光柵5相對于第一塊復制光柵4存在的兩維拼接誤差，分別為一維平移誤差和一維角度誤差，當角度誤差存在時，第二塊復制光柵5相對于第一塊復