Исследование кинетики процессов круговой лазерной записи в пленках хрома при изготовлении дифракционных оптических элементов и контроль их эффективности

• Автор: Никитин, Владислав Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 133 с. : ил.

Глава 1. Обзор и анализ лазерных технологий микроструктурирования

поверхности

Прямое травление микрорельефа лазерным пучком

Облучение с последующим жидкостным травлением материала

Запись по плёнкам фоторезистов с последующим жидкостным

травлением

Литография с использованием фотошаблонов

Круговая лазерная запись

Контроль качества ДОЭ

Глава 2. Теплофизический анализ непрерывной лазерной записи скрытых изображений в плёнках хрома в широком диапазоне скоростей

сканирования

Оценки параметров теплофизических процессов при записи в
плёнках хрома на КЛЗС
Расчёт и анализ температурного поля для плёнки хрома на кварцевой подложке в процессе воздействия движущимся
лазерным пучком
Глава 3. Экспериментальное исследование структуры штрихов
при термохимической лазерной записи в плёнках хрома
Структура элементов изображений на КЛЗС (элементарных дуг)
Структура экспериментальных изображений
Коррекция тангенциальной погрешности
Исследование топологии поверхности плёнок хрома при
записи на КЛЗС
Глава 4. Измерение эффективности дифракционных оптических
элементов
Постановка задачи
Обоснование сканирующего метода
Описание установки для измерения ДЭ
Проверка работоспособности метода сканирования
для измерения ДЭ
Дополнительные возможности аттестации ДОЭ
методом сканирования
Экспериментальные результаты измерений ДЭ
Заключение
Список литературы
Приложение

Прогресс во многих современных областях науки и техники связывается с использованием оптических элементов, которые представляют собой пластины с нанесённой на их поверхности микроструктурой. Это дифракционные оптические элементы (ДОЭ) [1, 2], различные шкалы [3], фотошаблоны и т.д.
Применение ДОЭ открывает широкие возможности по преобразованию оптического излучения. Использование ДОЭ в светотехнических устройствах (автомобильных фарах, маяках и других осветительных устройствах) позволило существенно уменьшить их размеры, улучшить функциональные параметры (диаграмма направленности излучения и т.д.). Внедрение ДОЭ является весьма привлекательным для многих технических устройств и в других областях оптики, таких как интерферометрия, оптика для лазеров, оптическая обработка информации и т.д. Использование ДОЭ позволит значительно улучшить физические параметры многих оптических приборов и систем, таких как сканеры, микрообъективы, преобразователи лазерного излучения, системы оптической связи, интерферометры и т.д. [1, 2]. Улучшение характеристик приборов связано с уникальной возможностью преобразования оптического излучения, целенаправленно применяя явление дифракции. Главным достоинством применения ДОЭ является возможность использования одного ДОЭ для преобразования волнового фронта вместо совокупности элементов классической оптики.
Дисперсионное поведение у дифракционных структур противоположно дисперсионному поведению оптических материалов. Поэтому нанесение дифракционного микропрофиля на поверхность оптического элемента позволяет скорректировать хроматическую аберрацию и изготовлять ахроматические и апохроматические оптические элементы с использованием одного типа стекла или пластика [4]. Особенно это актуально для работы в инфракрасном диапазоне, так как материалы для ИК-оптики обладают

записи изображения, при котором каретка радиальной координаты перемещается вдоль по радиусу дискретно с шагом записи при выключенном записывающем пучке, пропуская при этом оборот). Измерения размера данной узкой щели, проведённые автором, показали, что ширина её находится в пределах 1,2-2 мкм, при радиусах записи, больших примерно 3 - 5 мм. Очевидно, что причины возникновения данного разрыва будут иметь место на всех структурах, изготовляемых с помощью КЛЗС. Это приведёт к погрешностям в топологии изображения в тангенциальном направлении. Данные искажения являются причиной ухудшения точностных параметров изделий.
Особенно существенной для понимания механизмов и природы погрешностей является форма единичного следа (элементарной дуги), получаемого при термохимической лазерной записи. Топология этого простого изображения важна как в плоскости плёнки, так и в плоскости, перпендикулярной ей. Трёхмерная форма следа является особенно актуальной для элементов, работающих на отражение, поскольку от участков, непараллельных поверхности плёнки, свет будет отражаться не в проектируемую сторону и рассеиваться. Это приведёт к дополнительным искажениям получаемой от элемента картины, что может являться причиной ухудшения характеристик приборов, где используются элементы, изготовленные с использованием круговой лазерной записи.
Особенно актуальными переходные процессы при включении и выключении пучка являются для синтеза структур, у которых высоки требования к точности в тангенциальном направлении: угловым кодовым дискам, шкалам, фотошаблонов для их изготовления и т. д.