Дифракционные оптические элементы: методы синтеза и применение

• Автор: Полещук, Александр Григорьевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 318 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СИНТЕЗ ДИФРАКЦИОННЫХ ОПТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПОЛЯРНОЙ СИСТЕМЕ КООРДИНАТ

1.1. Устройства записи в полярной системе координат

3.2. Преимущества и недостатки способа записи в полярной системе координат

1.3. Системы управления интенсивностью лазерного пучка

1.3.1. Система линейного и импульсного управления мощностью записывающего пучка

1.3.2. Многоканальная система управления мощностью

1.4. Методы автоматической фокусировки в лазерных записывающих устройствах

1.4.1. Система автоматической фокусировки с увеличенной помехоустойчивостью

1.5. Оптический канал записи ЛЗС

1.6. ЛЗС с горизонтальным расположением шпинделя
1.7. ЛЗС с вертикальным расположением шпинделя
Выводы
ГЛАВА 2. ПОГРЕШНОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДОЭ
2.1. Влияние погрешностей изготовления дифракционной структуры на характеристики волнового фронта
2.1.1. Дифракционная эффективность
2.1.2. Фаза волнового фронта
2.1.3. Искажение структуры зон ДОЭ
2.2. Источники погрешностей изготовления ДОЭ
2.2.1. Ошибка фиксации начала координат
2.2.2. Погрешность угловой координаты
2.2.3. Погрешность траектории вращения
2.2.4. Погрешность перемещения записывающего пятка
2.2.5. Погрешности координаты записи, вносимые системой автоматической фокусировки
2.3. Методы определение специфических ошибок ЛЗС
2.3.1. Поиск оси вращения подложки
2.3.2. Долговременная стабильность положения начала радиальной координаты
2.3.3. Измерение траектории движения лазерного пучка
2.4. Методы определение ошибок ЛЗС путем анализа золновых фронтов тестовых ДОЭ
2.4.1. Круговые зонные пластинки
2.4.2. Линейные дифракционные решетки
2.4.3. Измерения искажений волнового фронта
2.4.4. Исследование точности записи ДОЭ с помощью ЛЗС
2.5. Методы коррекции погрешностей ЛЗС
2.5.1. Стратегия записи осесимметричных ДОЭ
2.5.2. Предсказание искажений волнового фронта ДОЭ
2.5.3 Виды искажения волнового фронта
2.5.4. Изготовление ДОЭ с периодической коррекцией
2.5.5. Коррекция погрешности траектории вращения
2.6. Сертификация процесса записи ДОЭ
2.6.1. Экспериментальное исследование
2.7. Трехмерная визуализация световых полей ДОЭ
2.7.1. Метод визуализации
2.8. Разработка и исследование устройств контроля формы волнового фронта
2.8.1. Контроль формы волнового фронта фотоэлектрическими теневыми
приборами
2.8.2. Контроль волнового фронта цветным теневым прибором
2.8.3 Интерференционно-теневой контроль волнового фронта
Выводы
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ ПРЯМОЙ ЛАЗЕРНОЙ ЗАПИСИ ДИФРАКЦИОННЫХ МИКРОСТРУКТУР С АМПЛИТУДНЫМ ПРОПУСКАНИЕМ
3.1. Термохимический метод изготовления ДОЭ в пленках хрома
3.1.1. Выбор пленок хрома
3.1.2. Исследование термохимического метода
3.1.3. Исследование кинетики окисления пленки хрома
3.1.4. Селективное травление пленок хрома
3.1.5. Формирование линий заданной ширины
3.1.6. Погрешности записи
3.1.7. Оптические свойства облученных пленок хрома
3.1.8. Пространственное разрешение
3.1.9. Модель процесса термохимической записи
3.2. Изготовления ДОЭ с использованием халькогенидных пленок
3.2.1. Напыленные резисты: напыление и проявление
3.2.2. Экспериментальное исследование метода записи
3.2.2. Изготовление фотошаблонов дифракционных элементов
Выводы
ГЛАВА 4. ФОРМИРОВАНИЕ КУСОЧНО - НЕПРЕРЫВНОГО МИКРОРЕЛЬЕФА ДИФРАКЦИОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
4.1. Методы формирования микрорельефа дифракционных элементов
4.2. Изготовление ДОЭ методами фотолитографии
требования на систему управления мощностью записывающего пучка, выбор регистрирующего материала и метод записи.
Высокая скорость записи, отсутствие сшивок, возможность синтеза ДОЕ на поверхностях вращения и простота реализации спирального и кругового сканирования явились для нас основополагающими аргументами в пользу выбора цилиндрической системы координат для записи элементов дифракционной оптики.
1.3. Системы управления интенсивностью лазерного пучка
Использование сфокусированного светового пучка в качестве инструмента для записи микрорельефа с бинарным или кусочнонепрерывным профилем накладывает жесткие требования на уровень флуктуаций и долговременную стабильность мощности источника излучения. Лазерные шумы приводят к появлению «шумового» рельефа поверхности изготавливаемого ДОЗ, вызывая тем самым появление рассеяния света. Серийные лазеры обеспечивают, как правило, стабильность излучаемой мощности на уровне ~ (1-5)-10'2 от номинальной. Для качественной записи ДОЗ необходимо обеспечить уровень шумов порядка 10'3 ч- 1СГ4 в полосе частот от нуля до нескольких МГц. Зто можно достичь, применив внешние, не связанные с лазером, стабилизирующие элементы. В качестве такого элемента целесообразно применить АОМ. Выбор этого типа модулятора обусловлен достаточно высоким быстродействием (до единиц наносекунд), равномерностью амплитудно-частотной характеристики, стабильностью, высокой дифракционной эффективностью (> 80%) и хорошими оптическими показателями. Особенностью АОМ является нелинейность передаточной характеристики (ПХ), под которой понимается зависимость интенсивности светового потока дифрагированного в первом порядке /;, от величины электрической мощности Р возбуждения, подводимой к ячейке, т.е.