利用半导体激光器实现全息光刻的装置

1.本发明涉及半导体光电器件技术领域，具体涉及一种利用半导体激光器实现全息光刻的装置。

背景技术：

2.传统脊波导边发射半导体激光器可集成分布式反馈bragg(布拉格)光栅结构(dfb)实现单纵模激光，其线宽窄、可调谐、易携带，是光电信息领域一类重要器件。
3.bragg光栅周期通常为200～300nm，传统光刻很难实现，为设计出该范围的光栅周期，通常要用电子束光刻逐点扫描制备，从而引入加工慢、成本高和写场拼接问题。激光全息光刻技术可实现bragg光栅的简便制备，但需要用功率高、相干性好的325nm hecr激光器；为保持较高的空间相干性，该类激光器还需要用针孔进行空间滤波，且针孔距离样片很远，因此激光功率使用率低。在半导体激光器中，近年来出现一种集成体bragg光栅进行选模和稳频的单频激光器，相干长度达1米，但其整体结构复杂，成本高。

技术实现要素：

4.鉴于上述问题，本发明提供了一种利用半导体激光器实现全息光刻的装置，利用光栅构造外腔结构以产生单纵模激光，降低光纤模式散导致的相干性，采用干涉装置实现小区域激光全息光刻。
5.根据本发明的一种实施例，提供一种利用半导体激光器实现全息光刻的装置，包括：
6.激光发射组件，包括：
7.蓝光激光二极管，适用于产生激光光束；
8.准直透镜，适用于将上述激光光束转为第一准平行光束，还适用于将外腔激光光束转为第二准平行光束；
9.驱动/温控模块，适用于对上述蓝光激光二极管产生大小可调的驱动电流，并通过半导体热电制冷部件和风扇/散热片散热部件进行温度控制，使上述蓝光激光二极管稳定工作；同时提供上述蓝光激光二极管和上述准直透镜的同轴安装基座；
10.光栅，其构造为反射式周期刻线光栅，适用于对上述第一准平行光束产生多阶衍射，包括负一阶衍射、零阶衍射、以及正一阶衍射；上述负一阶衍射再次入射到上述蓝光激光二极管中，以对上述蓝光激光二极管提供光反馈形成光栅外腔结构，产生上述外腔激光光束；上述负一阶衍射还适用于利用模式竞争机制在上述光栅外腔结构内进行选模，以使得上述第二准平行光束被分立为单纵模蓝光激光，上述零阶衍射适用于输出上述单纵模蓝光激光；
11.成像光谱仪，适用于基于上述正一阶衍射实时监测上述单纵模蓝光激光的光谱以及光强；以及
12.干涉装置，适用于利用来自于上述激光发射组件的单纵模蓝光激光对实验样片执
行全息光刻工艺。
13.根据本发明的实施例，上述光栅是通过在平面镜上制备单层金属铝层，并利用光栅母版机械加工周期刻线形成的；上述第一准平行光束入射到光栅周期刻线上产生反射式光衍射；在光程差为入射光波长整数倍的方向上产生的上述光衍射干涉增强，使得上述第一准平行光束产生多阶衍射。
14.根据本发明的实施例，上述负一阶衍射还适用于利用模式竞争机制在上述光栅外腔结构内进行选模，以使得上述第二准平行光束被分立为单纵模蓝光激光，包括：
15.上述蓝光激光二极管的阈值电流为130ma，在上述阈值电流与上述驱动电流相差50ma的情况下，上述第二准平行光束被分立为多纵模蓝光激光；在上述阈值电流与上述驱动电流相差10～30ma的情况下，上述第二准平行光束被分立为少纵模蓝光激光或单纵模蓝光激光，通过利用上述模式竞争机制进行选模，产生上述单纵模蓝光激光。
16.根据本发明的实施例，设置上述光栅与上述蓝光激光二极管之间的间距，使得上述单纵模蓝光激光的相邻纵模间隔≥0.008nm。
17.根据本发明的实施例，上述利用半导体激光器实现全息光刻的装置还可以包括：
18.传输组件，适用于保持上述单纵模蓝光激光的空间相干性和进行光斑变换，包括：
19.第一光纤准直透镜，邻近上述光栅放置，适用于将上述光栅外腔结构产生的单纵模蓝光激光进行聚焦；
20.第一单模光纤，上述第一单模光纤的入口位于上述第一光纤准直透镜的焦点处，适用于将聚焦后的单纵模蓝光激光转变为第一圆形高斯光束；其中，上述第一单模光纤的芯径对上述单纵模蓝光激光进行空间滤波，保持其空间相干性并调节输出第一圆形高斯光束的偏振方向；以及
21.第一平凸透镜，上述第一平凸透镜的凸面正对干涉装置，平面朝向连接在上述第一单模光纤的出口处的光纤插口，以将上述第一圆形高斯光束聚焦为适用于对实验样片执行全息光刻工艺的第一平行光束。
22.根据本发明的实施例，上述利用半导体激光器实现全息光刻的装置还可以包括检测组件，包括：
23.第二光纤准直透镜，邻近上述光栅放置，适用于将上述光栅外腔结构产生的单纵模蓝光激光进行聚焦；
24.第二单模光纤，上述第二单模光纤的入口位于上述第二光纤准直透镜的焦点处，适用于将聚焦后的单纵模蓝光激光转变为第二圆形高斯光束；以及
25.透镜组，适用于将来自于上述第二单模光纤的上述第二圆形高斯光束转变为第二平行光束，并将上述第二平行光束输送到上述成像光谱仪。
26.根据本发明的实施例，上述干涉装置包括：直立放置的平面镜和样品架，其夹角为90度；
27.上述样品架上贴有实验样片；
28.用上述第一平行光束同时照射上述平面镜和样品架，上述平面镜的反射光与直接照射实验样片的光在上述实验样片上产生干涉，完成一个周期的上述全息光刻工艺。
29.根据本发明的实施例，上述干涉装置放置在复合旋转载物台上，用于调节上述第一平行光束的入射倾角和光斑位置，以执行不同周期的上述全息光刻工艺。
30.根据本发明的实施例，上述第一单模光纤和第二单模光纤由熔融石英材料制成，适用于传输波长为405nm的上述单纵模蓝光激光。
31.根据本发明的实施例，上述准直透镜为焦距为3mm的非球双凸透镜，由光学玻璃制成，上述准直透镜的表面镀有增透膜；
32.上述第一光纤准直透镜和第二光纤准直透镜为非球双凸透镜，由石英材料制成；
33.上述第一平凸透镜，由光学玻璃制成；
34.上述透镜组，由第三光纤准直透镜和第二平凸透镜组成，其中，上述第三光纤准直透镜靠近第二单模光纤，上述第二平凸透镜的凸面朝向上述成像光谱仪。
35.根据本发明上述实施例的利用半导体激光器实现全息光刻的装置利用蓝光半导体激光二极管通过光栅构造外腔结构产生单纵模蓝光激光，并利用单模光纤输出圆形高斯光斑，降低了光纤模式散，采用干涉装置实现小区域激光全息光刻。另外，本技术中光栅产生的三阶衍射可实现更优的波长选择性。
附图说明
36.图1是本发明实施例的单纵模蓝光激光产生及其用于全息光刻的装置的简易示意图；
37.图2(a)、图(b)和图(c)是本发明实施例的光刻胶光栅结构的原子力显微图，其中图(a)、图(b)和图(c)分别对应光栅周期为310nm、250nm和210nm；
38.图3是本发明实施例的光刻胶光栅结构的扫描电子显微镜图；
39.图4是本发明实施例的单纵模蓝光激光在光纤模式散的条件下，在光刻胶表面产生的等倾干涉光刻条纹的光学显微照片，比例尺为200μm。
40.附图标记说明：
41.1：蓝光激光二极管；
42.2：驱动/温控模块；
43.3：准直透镜；
44.4：光栅；
45.5：第一光纤准直透镜；
46.6：第二光纤准直透镜；
47.7：第一单模光纤；
48.8：第二单模光纤；
49.9：透镜组；
50.10：光纤插口；
51.11：第一平凸透镜；
52.12：干涉装置；
53.13：成像光谱仪；
54.14：零阶衍射光束；
55.15：正一阶衍射光束；
56.16：第一平行光束；
57.17：平面镜；
58.18：样品架；
59.19：复合旋转载物台；
60.20：实验样片。
具体实施方式
61.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
62.但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
63.在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本发明。在此使用的术语“包括”表明了特征、步骤、操作的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征。
64.在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
65.图1是本发明实施例的单纵模蓝光激光产生及其用于全息光刻的装置的简易示意图。
66.根据本发明的示例性实施例提供的利用半导体激光器实现全息光刻的装置，如图1所示，包括：激光发射组件、成像光谱仪13和干涉装置13。激光发射组件，包括：蓝光激光二极管1、准直透镜3、驱动/温控模块2、和光栅4。蓝光激光二极管1适用于产生激光光束；准直透镜3焦距小，适用于将激光光束转为第一准平行光束，还适用于将外腔激光光束转为第二准平行光束；驱动/温控模块2适用于对蓝光激光二极管产生大小可调的驱动电流，并通过半导体热电制冷部件和风扇/散热片散热部件进行温度控制，使蓝光激光二极管稳定工作；同时提供蓝光激光二极管和准直透镜3的同轴安装基座；光栅4构造为反射式周期刻线光栅，用作光学输出耦合器，适用于对第一准平行光束产生多阶衍射，包括负一阶衍射、零阶衍射、以及正一阶衍射；负一阶衍射再次入射到蓝光激光二极管中，以对蓝光激光二极管提供光反馈形成光栅外腔结构，产生外腔激光光束；负一阶衍射还适用于利用模式竞争机制在光栅外腔结构内进行选模，以使得第二准平行光束被分立为单纵模蓝光激光，零阶衍射适用于输出单纵模蓝光激光；成像光谱仪13，适用于基于正一阶衍射实时监测单纵模蓝光激光的光谱以及光强；以及干涉装置12，适用于利用来自于激光发射组件的单纵模蓝光激光对实验样片20执行全息光刻工艺。
67.根据本发明的实施例，光栅是通过在平面镜上制备单层金属铝层，并利用光栅母版机械加工周期刻线形成的；第一准平行光束入射到光栅周期刻线上产生反射式光衍射；在光程差为入射光波长整数倍的方向上产生的光衍射干涉增强，使得第一准平行光束产生多阶衍射。
68.根据本发明的实施例，在蓝光激光二极管1的阈值电流附近更易于产生单纵模蓝光激光。
69.根据本发明的实施例，负一阶衍射还适用于利用模式竞争机制在光栅外腔结构内进行选模，以使得第二准平行光束被分立为单纵模蓝光激光。在阈值电流与驱动电流相差50ma的情况下，第二准平行光束被分立为多纵模蓝光激光；在阈值电流与驱动电流为相差10～30ma的情况下，第二准平行光束被分立为少纵模蓝光激光或单纵模蓝光激光，通过利用模式竞争机制进行选模，产生单纵模蓝光激光。
70.根据本发明的实施例，在阈值电流与驱动电流相差10～30ma的情况下，第二准平行光束被分立为少纵模或单纵模蓝光激光，通过利用模式竞争机制进行选模，产生单纵模蓝光激光。具体而言，在光栅外腔结构中的第二准平行光束存在多个不同纵模同时激射的情况下，利用不同纵模之间的增益差异，通过调控光栅的角度或者蓝光激光二极管的驱动电流，使光栅外腔结构的其中一个纵模的激射占用多数载流子，激射相对有利，其他相邻纵模的激射占用少数载流子，激射相对较弱，抑制输出少纵模蓝光激光，输出单纵模蓝光激光。
71.根据本发明的实施例，设置光栅与蓝光激光二极管之间的间距《10mm，使得单纵模蓝光激光的相邻纵模间隔≥0.008nm，纵模间隔越大，光栅散越高，选模效果越好。
72.根据本发明的实施例，蓝光激光二极管1产生的激光光束为椭圆类线形状的，经准直透镜3后聚焦为平行光束。
73.根据本发明的实施例，基于成像光谱仪13监测的单纵模蓝光激光的光谱和光强，微调蓝光激光二极管1的驱动电流和光栅的角度，确保稳定输出单纵模蓝光激光。
74.根据本发明的实施例，上述利用半导体激光器实现全息光刻的装置还包括：适用于保持单纵模蓝光激光的空间相干性和进行光斑变换的传输组件，传输组件包括：第一光纤准直透镜5、第一单模光纤7、以及第一平凸透镜11。第一光纤准直透镜5邻近光栅放置，适用于将光栅外腔结构产生的单纵模蓝光激光进行聚焦；第一单模光纤7的入口位于第一光纤准直透镜5的焦点处，适用于将聚焦后的单纵模蓝光激光转变为第一圆形高斯光束；其中，第一单模光纤7的芯径对单纵模蓝光激光进行空间滤波，保持其空间相干性；第一平凸透镜11的焦距为20mm，其凸面正对干涉装置，平面朝向连接在第一单模光纤的出口处的光纤插口10，以将第一圆形高斯光束聚焦为适用于对实验样片20执行全息光刻工艺的第一平行光束。
75.根据本发明的实施例，上述利用半导体激光器实现全息光刻的装置还包括检测组件，所述检测组件包括：第二光纤准直透镜6、第二单模光纤8和透镜组9。第二光纤准直透镜6邻近光栅放置，适用于将光栅外腔结构产生的单纵模蓝光激光进行聚焦；第二单模光纤8的入口位于第二光纤准直透镜6的焦点处，适用于将聚焦后的单纵模蓝光激光转变为第二圆形高斯光束；透镜组9适用于将来自于第二单模光纤8的第二圆形高斯光束转变为第二平行光束，并将第二平行光束输送到成像光谱仪13。
76.根据本发明的实施例，第一单模光纤和第二单模光纤由熔融石英材料制成，适用于传输波长为405nm的单纵模蓝光激光。
77.根据本发明的实施例，单纵模蓝光激光具有＜1mhz的真实谱线宽，因此具有很大的相干长度。
78.根据本发明的实施例，光纤插口10为可插拔的，用于固定单模光纤，一旦成像光谱仪13检测到单纵模蓝光，开始预先调节光束方向和光纤模式偏振方向以实现全息光刻。
79.根据本发明的实施例，干涉装置包括：直立放置的平面镜17和样品架18，其夹角为90度；样品架18上贴有实验样片20；用第一平行光束同时照射平面镜17和样品架18，平面镜17的反射光与直接照射实验样片20的光在实验样片20上产生干涉，完成一个周期的全息光刻工艺。
80.根据本发明的实施例，干涉装置放置在复合旋转载物台19上，用于调节第一平行光束的入射倾角和光斑位置，以执行不同周期的全息光刻工艺。
81.根据本发明的实施例，光照参数(强度、时间)可以由成像光谱仪实时监测的光强确定。
82.根据本发明的实施例，在平面镜与实验样片交线处，入射光与反射光的光程差等于入射光波长的整数倍，该方向上产生的光干涉增强，曝光的光刻胶剂量大，显影后光刻胶损失量最大，使得全息光刻效果最佳。
83.根据本发明的实施例，第一平行光束的入射倾角越大，照射在实验样片上的光斑越发散，光照强度越低，完成全息光刻需要的光照时间越长。
84.根据本发明的实施例，实验样片为半导体衬底片，其表面预先旋涂有pgmea稀释的正性光刻胶，经热板烘干后，光刻胶厚度为150nm。
85.根据本发明的实施例，通过全息光刻工艺和显影工序在实验样片上制备bragg光栅结构，用原子力显微镜或扫描电子显微镜表征其表面的光刻胶全息条纹的几何尺寸，并进一步将bragg光栅结构通过刻蚀工艺转移到半导体层或电介质层中。
86.根据本发明的实施例，旋转光纤插口10的角度或增加偏振片可以调整第一单模光纤7输出的he11模的偏振方向，用于制备小周期光栅以提高大入射倾角时的干涉对比度。
87.根据本发明的实施例，第一平行光束的入射倾角可以通过分别旋转复合旋转载物台19和干涉装置来调节。
88.根据本发明的实施例，准直透镜3为焦距为3mm的非球双凸透镜，由光学玻璃制成，准直透镜的表面镀有增透膜；第一光纤准直透镜5和第二光纤准直透镜6为非球双凸透镜，由石英材料制成；第一平凸透镜11，由光学玻璃制成；透镜组9，由第三光纤准直透镜和第二平凸透镜组成，其中，第三光纤准直透镜靠近第二单模光纤8，第二平凸透镜的凸面朝向成像光谱仪13。
89.根据本发明的实施例，上述利用半导体激光器实现全息光刻的装置还包括用于光刻胶旋涂和显影的黄光区。上述利用半导体激光器实现全息光刻的装置需要放置在严格遮光的实验环境中。
90.根据本发明的示例性实施例提供的一种利用半导体激光实现全息光刻的方法，包括：
91.s1：使用光栅外腔结构在半导体激光二极管中利用模式竞争机制产生单纵模蓝光激光，并通过微调驱动电流和光栅的角度避免半导体器件由于温漂导致产生的多纵模蓝光激光或少纵模蓝光激光，并用成像光谱仪实时监测单纵模蓝光激光的光谱以及光强；
92.s2：通过光纤准直透镜和单模光纤，将第二准平行光束收集入单模光纤以输出圆形高斯光束，调节第一平凸透镜位置，使第二准平行光束被聚焦，并入射到干涉装置的平面镜和样品架上，通过复合旋转载物台调节入射光斑和反射光斑重合；
93.s3：在实验样片表面预先旋涂经pgmea(丙二醇甲醚醋酸酯)稀释的正性光刻胶，经
热板烘干后形成厚度为150nm的光刻胶，将实验样片贴在干涉装置的样品架上用于执行全息光刻工艺，光照时间由成像光谱仪实时监测的光强确定；
94.s4：将全息光刻后的实验样片通过显影工艺产生光刻胶光栅图形；
95.s5：用原子力显微镜和扫描电子显微镜表征光刻胶光栅图形的几何尺寸，调整优化全息光刻参数。
96.图2(a)、图(b)和图(c)是本发明实施例的光刻胶光栅结构的原子力显微图，其中图(a)、图(b)和图(c)分别对应光栅周期为310nm、250nm和210nm。
97.如图2所示，在不同入射倾角的情况下，上述全息光刻工艺可以产生不同周期的全息条纹(200～300nm)，用于bragg光栅制备和激光器研制。对于大入射倾角的情况，其全息光刻条纹的对比度下降。为了提高大入射倾角时的干涉对比度以便制备小周期光栅，可对第一单模光纤7输出的he11模的偏振方向进行调整，即旋转光纤插口10的角度或增加偏振片。
98.图3是本发明实施例的光刻胶光栅结构的扫描电子显微镜图。
99.如图3所示，上述全息光刻工艺产生的全息条纹分布均匀，但对比度还需进一步提高。
100.图4是本发明实施例的单纵模蓝光激光在光纤模式散的条件下，在光刻胶表面产生的等倾干涉光刻条纹的光学显微照片，比例尺为200μm。
101.如图4所示，上述单纵模蓝光激光的空间相干性很容易受到第一单模光纤7的模式散影响，导致其空间相干性变差且存在弱发散，即相同频率和相位的单纵模蓝光激光由于具有一定的光斑大小而在第一单模光纤7中产生相位混合，减小相干长度，在干涉装置12的实验样片20上产生等倾干涉光刻条纹，周期约50um，远远超过全息光刻周期。因此采用合适的几何光学设计，才能保持单纵模蓝光激光的相位和大相干长度，实现高对比度的全息光刻条纹。
102.根据本发明上述实施例的利用半导体激光器实现全息光刻的装置，利用蓝光半导体激光二极管通过光栅构造外腔结构产生单纵模蓝光激光，降低了光纤模式散导致的相干性，采用干涉装置实现5mm
×
5mm小区域激光全息光刻，其装置简便，工艺简捷且经济实用，可进行小区域的bragg光栅制备，获得的bragg光栅周期为200～300nm，适用于dfb激光器研制，促进其产业应用；同时也促进蓝紫光至紫外光半导体激光二极管的研发和应用。
103.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种利用半导体激光器实现全息光刻的装置，包括：激光发射组件，包括：蓝光激光二极管，适用于产生激光光束；准直透镜，适用于将所述激光光束转为第一准平行光束，还适用于将外腔激光光束转为第二准平行光束；驱动/温控模块，适用于对所述蓝光激光二极管产生大小可调的驱动电流，并通过半导体热电制冷部件和风扇/散热片散热部件进行温度控制，使所述蓝光激光二极管稳定工作；同时提供所述蓝光激光二极管和所述准直透镜的同轴安装基座；以及光栅，其构造为反射式周期刻线光栅，适用于对所述第一准平行光束产生多阶衍射，包括负一阶衍射、零阶衍射、以及正一阶衍射；所述负一阶衍射再次入射到所述蓝光激光二极管中，以对所述蓝光激光二极管提供光反馈形成光栅外腔结构，产生所述外腔激光光束；所述负一阶衍射还适用于利用模式竞争机制在所述光栅外腔结构内进行选模，以使得所述第二准平行光束被分立为单纵模蓝光激光，所述零阶衍射适用于输出所述单纵模蓝光激光；成像光谱仪，适用于基于所述正一阶衍射实时监测所述单纵模蓝光激光的光谱以及光强；以及干涉装置，适用于利用来自于所述激光发射组件的单纵模蓝光激光对实验样片执行全息光刻工艺。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述光栅是通过在平面镜上制备单层金属铝层，并利用光栅母版机械加工周期刻线形成的；所述第一准平行光束入射到光栅周期刻线上产生反射式光衍射；在光程差为入射光波长整数倍的方向上产生的所述光衍射干涉增强，使得所述第一准平行光束产生多阶衍射。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述负一阶衍射还适用于利用模式竞争机制在所述光栅外腔结构内进行选模，以使得所述第二准平行光束被分立为单纵模蓝光激光，包括：所述蓝光激光二极管的阈值电流为130ma，在所述阈值电流与所述驱动电流相差50ma的情况下，所述第二准平行光束被分立为多纵模蓝光激光；在所述阈值电流与所述驱动电流相差10～30ma的情况下，所述第二准平行光束被分立为少纵模蓝光激光或单纵模蓝光激光，通过利用所述模式竞争机制进行选模，产生所述单纵模蓝光激光。4.根据权利要求1所述的装置，其中，设置所述光栅与所述蓝光激光二极管之间的间距为<10mm，使得所述单纵模蓝光激光的相邻纵模间隔≥0.008nm。5.根据权利要求1所述的装置，还包括：传输组件，适用于保持所述单纵模蓝光激光的空间相干性和进行光斑变换，包括：第一光纤准直透镜，邻近所述光栅放置，适用于将所述光栅外腔结构产生的单纵模蓝光激光进行聚焦；第一单模光纤，所述第一单模光纤的入口位于所述第一光纤准直透镜的焦点处，适用于将聚焦后的单纵模蓝光激光转变为第一圆形高斯光束；其中，所述第一单模光纤的芯径对所述单纵模蓝光激光进行空间滤波，保持其空间相干性并调节输出所述第一圆形高斯光束的偏振方向；以及第一平凸透镜，所述第一平凸透镜的凸面正对所述干涉装置，平面朝向连接在所述第
一单模光纤的出口处的光纤插口，以将所述第一圆形高斯光束聚焦为适用于对实验样片执行全息光刻工艺的第一平行光束。6.根据权利要求5所述的装置，还包括检测组件，包括：第二光纤准直透镜，邻近所述光栅放置，适用于将所述光栅外腔结构产生的单纵模蓝光激光进行聚焦；第二单模光纤，所述第二单模光纤的入口位于所述第二光纤准直透镜的焦点处，适用于将聚焦后的单纵模蓝光激光转变为第二圆形高斯光束；以及透镜组，适用于将来自于所述第二单模光纤的所述第二圆形高斯光束转变为第二平行光束，并将所述第二平行光束输送到所述成像光谱仪。7.根据权利要求5所述的装置，其中，所述干涉装置包括：直立放置的平面镜和样品架，其夹角为90度；所述样品架上贴有实验样片；用所述第一平行光束同时照射所述平面镜和样品架，所述平面镜的反射光与直接照射实验样片的光在所述实验样片上产生干涉，完成一个周期的所述全息光刻工艺。8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述干涉装置放置在复合旋转载物台上，用于调节所述第一平行光束的入射倾角和光斑位置，以执行不同周期的所述全息光刻工艺。9.根据权利要求5或6所述的装置，其中，所述第一单模光纤和第二单模光纤由熔融石英材料制成，适用于传输波长为405nm的所述单纵模蓝光激光。10.根据权利要求1或5或6所述的装置，其中，所述准直透镜为焦距为3mm的非球双凸透镜，由光学玻璃制成，所述准直透镜的表面镀有增透膜；所述第一光纤准直透镜和第二光纤准直透镜为非球双凸透镜，由石英材料制成；所述第一平凸透镜，由光学玻璃制成；所述透镜组，由第三光纤准直透镜和第二平凸透镜组成，其中，所述第三光纤准直透镜靠近第二单模光纤，所述第二平凸透镜的凸面朝向所述成像光谱仪。

技术总结

本发明公开了一种利用半导体激光器实现全息光刻的装置，可以应用于半导体光电器件技术领域。该装置包括：激光发射组件，检测组件和干涉装置。激光发射组件包括：蓝光激光二极管，准直透镜，驱动/温控模块，光栅构成光栅外腔结构，用于产生并输出单纵模蓝光激光；检测组件，用于实时监测单纵模蓝光激光的光谱和光强；干涉装置，用于利用单纵模蓝光激光对实验样片执行全息光刻工艺。本发明通过光栅外腔结构产生与输出单纵模蓝光激光，并实现了单纵模蓝光激光应用到全息光刻技术，其装置简便，可进行小区域的布拉格光栅制备，适用于分布式反馈激光器研制，促进其产业应用，同时也促进蓝紫光至紫外光半导体激光二极管的研发和应用。紫外光半导体激光二极管的研发和应用。紫外光半导体激光二极管的研发和应用。