Разработка и исследование оптических методов изготовления дифракционных элементов на основе материалов с управляемым коэффициентом поглощения

• Автор: Корольков, Виктор Павлович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 150 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Оглавление
Введение
Глава 1. Конструирование микроструктуры ДОЗ с учетом
технологии изготовления
1.1. Основы расчета дифракционных линз
1.2. Варьирование микроструктуры ДОЗ
1.3. Преобразование модуляционной функции ДОЗ в
поверхностный микрорельеф
1.4. Влияние ошибок и ограничений процесса изготовления
на дифракционную эффективность
1.5. Оценка дифракционной эффективности линейных
и осесимметричных ДОЗ с непрерывным профилем
1.6. Оценка дифракционной эффективности для ДОЗ,
заданных аналитически
1.7. Выводы к главе
Глава 2. Круговые лазерные записывающие системы (КЛЗС)
для изготовления ДОЗ
2.1. КЛЗС с горизонтальным расположением шпинделя
2.2. КЛЗС с вертикальной осью шпинделя
2.3. Системы управления мощностью лазерного пучка с одним
модулятором
2.3.1. Система модуляции с каналами прямой и обратной связи
2.3.2. Базовая система модуляции мощности записывающего пучка
2.3.3. Система модуляции с тремя каналами обратной связи
2.4. Система управления мощностью пучка с независимыми каналами стабилизации и модуляции
2.4.1. Метод инкрементной записи ДОЗ
2.4.2. Инкрементный аналого-цифровой привод модулятора
2.5. Выводы к главе
Глава 3. Экспериментальное исследование полутоновой
лазерной записи на пленках аморфного кремния
3.1. Получение пленок а-Б1
3.2. Методика экспериментов

3.3. Результаты экспериментов для пленок различных типов
3.4. Обсуждение результатов исследований
3.5. Применение пленок a-Si для записи полутоновых фотошаблонов
3.6. Выводы к главе
Глава 4. Исследование применения поверхностно-модифицированных LDW-стекол для лазерной записи
4.1. Технология изготовления LDW-стекол
4.2. Исследование воздействия сканирующего лазерного пучка
на LDW-стекла
4.3. Жидкостное травление LDW-стекол
4.4. Особенности полутоновой лазерной записи на LDW-стеклах
4.5. Влияние скорости сканирования на полутоновую лазерную запись
4.6. Многопроходная запись
4.7. Пространственное разрешение
4.8. Использования LDW-стекол для изготовления полутоновых фотошаблонов
4.9. Выводы к главе
Глава 5. Применение полутоновых фотошаблонов для формирования рельефа фазовых ДОЭ
5.1. ДОЭ с глубоким профилем
5.2. Изготовление дифракционных микроструктур с высоким пространственным разрешением
5.3. Изготовление кольцевых высокоэффективных ДОЭ
5.4. Изготовление ДОЭ с произвольным топологическим рисунком
5.5. Выводы к главе
Заключение
Литература,

ВВЕДЕНИЕ
Дифракционные структуры давно используются в оптике как дисперсионные элементы в спектральных приборах. Их применение для преобразования волновых фронтов долгое время оставалось всего лишь интересным математическим следствием из теории дифракции, не имеющим значения для практики. В конце 50-х годов крупнейший отечественный оптик А.И.Тудоровский писал [1]: «Исторический опыт
с зонными пластинками не дает оснований надеяться на хорошие результаты применения фазовых пластинок в оптических системах...Возможность изготовления фазовых пластинок со сферическими поверхностями, «ступенчатых линз», удовлетворительного качества, представляется весьма сомнительной». Этот вывод базировался на возможностях оптической технологии того времени.
Появление лазеров и бурное развитие микроэлектроники коренным образом изменило ситуацию. Стало возможным изготавливать оптические детали с микрорельефом, имеющим пространственные размеры сравнимые с длиной волны света. Дополнительным стимулом послужило усовершенствование в конце 60-х годов аналоговой голографии и появлением тогда же цифровой голографии. Но, безусловно, самый мощный толчок развитию технологий синтеза дифракционной оптики дал спрос на принципиально новые компоненты для наукоемкой продукции широкого потребления, возникший в девяностые годы. Основой этого спроса стало повсеместное внедрение полупроводниковых лазеров. Вообще прогресс в дифракционной оптике тесно связан с развитием лазерной техники и технологии. Хроматизм дифракционной оптики несущественен для монохроматического излучения лазеров и благодаря этому там, где применялись лазеры, практически всегда находилось место для применения дифракционных оптических элементов (ДОЭ) . Благодаря тому, что они дают возможность создавать продукты с совершенно новыми свойствами, которые в принципе не могли быть получены на основе традиционных оптических технологий. Результатом совместного развития лазерной техники и дифракционной оптики стало широкое их внедрение в промышленные приборы, технологии и товары массового спроса [2]

2. Круговые лазерные записывающие системы (КЛЗС) для изготовления ДОЭ Круговые лазерные записывающие системы (КЛЗС), создаваемые в ИАиЭ СО РАН, изначально проектировались для задачи изготовления дифракционной оптики. Целевое проектирование выражалось не только в выборе наиболее подходящего для ДОЭ способа сканирования, но и спецификациях узлов и программного обеспечения, вплоть до создания специального формата данных для описания специфических дифракционных структур. В результате были созданы системы, которые позволили достичь более высокой точности изготовления по сравнению с системами, разработанными для задач микроэлектроники, но адаптированными для нужд дифракционной оптики.
В круговых записывающих системах при изготовлении элемента подложка со светочувствительным материалом непрерывно вращается, в то время как записывающий луч медленно движется в радиальном направлении. Движение по радиальной координате может быть как непрерывным (спиральное сканирование) , так и дискретным (круговое сканирование).
КЛЗС состоит из следующих основных частей:
• узла вращения, состоящего из шпинделя на аэростатических опорах, электрического двигателя, датчика угла и блока привода угловой координаты, стабилизирующего скорость вращения шпинделя и
вырабатывающего тактовые синхроимпульсы углового растра и импульсы начала оборота;
• узла радиального перемещения, включающего каретку на аэростатических опорах, линейный двигатель, датчик радиального перемещения и блока привода линейного двигателя;
• записывающего лазера;
• системы модуляции лазерного пучка, включающей оптический
модулятор с согласующей оптикой, блок привода оптического модулятора, пиксель-генератор, фотодетекторы контроля излучения, оптическую систему доставки излучения к фокусирующему объективу;
• узла фокусировки и перемещения по вертикальной э-координате, состоящего из фокусирующего объектива, электродинамического