Технология изготовления поляризаторов электромагнитного излучения из линейных проводников на основе нарезных дифракционных решеток

• Автор: Лукашевич, Ярослав Константинович
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 160 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. РЕШЕТКИ-ПОЛЯРИЗАТОРЫ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ПРИМЕНЕНИЕ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
1.1. Принцип работы, основные характеристики и применение решеток-поляризаторов
1.2. Основные аспекты технологии изготовления решеток-поляризаторов
1.3. Выводы
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ
РЕШЕТОК-ПОЛЯРИЗАТОРОВ НА ОСНОВЕ НАРЕЗНЫХ ДИФРАКЦИОННЫХ РЕШЕТОК (НДР) И ВЫРАБОТКА КРИТЕРИЯ ОПТИМАЛЬНОСТИ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК
2.1. Исследование коэффициентов пропускания решеток-поляризаторов на основе НДР
2.2. Выбор критерия оптимальности поляризационных характеристик решеток-поляризаторов на основе НДР
2.3. Выводы
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК РЕШЕТОК-
ПОЛЯРИЗАТОРОВ НА ОСНОВЕ НДР УВЕЛИЧЕННЫХ РАЗМЕРОВ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ИХ РАВНОМЕРНОСТИ
3.1. Исследование неравномерности поляризационных характеристик решеток-поляризаторов на основе НДР в зависимости от их размеров
3.2. Способ сканирования решетки относительно ограничительной диафрагмы
3.3. Метод нанесения покрытия на решетку с двух противоположных
направлений
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. ПОВЫШЕНИЕ ПОЛЯРИЗУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ РЕШЕ.ТОК-ПОЛЯГРИЗАТОРОВ НА ОСНОВЕ НДР
4.1. "Двойная" решетка-поляризатор
4.2. Решетка-поляризатор с удвоенным числом линейных проводников на каждом из штрихов НДР
4.3.Решетка-поляризатор с разделенными линейными проводниками
4.4. Оптимизация профиля линейных проводников решеток-
поляризаторов на основе НДР
4.5. Выводы
ГЛАВА 5. ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕШЕТОК-ПОЛЯРИЗАТОРОВ
5.1. Оптимизация режимов нарезания исходной НДР для получения решеток-поляризаторов увеличенных размеров
5.2. Формирование решеток из линейных проводников с переменной пространственной частотой и заданной конфигурацией рабочей зоны
5.3. Оптимизация условий и режимов получения решеток-
поляризаторов на термопластах
5.4. Применение ионного травления в технологии изготовления решеток-поляризаторов на основе НДР
5.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ (акт использования)

Введение
Эффективное применение поляризационных методов в научных исследованиях и использование их в работе технических устройств, практически во всем диапазоне электромагнитных волн, требует наличия высококачественных поляризаторов электромагнитного излучения.
В СВЧ- и ИК- технике в качестве поляризаторов и анализаторов электромагнитного излучения хорошо зарекомендовали себя решетки из линейных проводников, получившие название решеток-поляризаторов. Известны другие типы поляризаторов для этих областей спектра. Это поляризаторы, принцип работы которых основан на частичной поляризации излучения при прохождении через стопу пластин из прозрачных материалов (селен, хлористое серебро, полиэтилен, фторопласт) [1-4], поляризаторы отражательного типа, например, использующие отражение от пластин из германия [5,6]; поляризаторы, принцип работы которых основан на анизотропии электрической проводимости материалов [7]. Как правило, они имеют большие габариты и неудобны в использовании. В отличие от них, решетки-поляризаторы свободны от этих недостатков, а также нечувствительны к углу падения излучения.
К настоящему времени известно несколько методов изготовления решеток-поляризаторов для различных областей спектра. Для СВЧ и субмиллиметрово-го диапазона это метод регулярного расположения и закрепления в оправе металлических проволок, а также метод вырезания штрихов в слое металла, нанесенного на прозрачную подложку и фотолитографический метод.
Оригинальным методом, позволившим охватить ближнюю ИК- область спектра, явился метод “косого” напыления, предложенный G.R, Bird and М. Parrish [8]. Суть метода состоит в нанесении металлического покрытия на часть граней штрихов прозрачной дифракционной решетки. Дальнейшее развитие метод получил в работах Э.А. Яковлева и Ф.М. Герасимова (ГОИ им. С И. Вавилова [9, 10, 11]). Получаемые таким образом поляризаторы обладают достаточно высокими характеристиками и находят практическое применение в науч-

поляризаторов в УФ области были значительно ниже.
Рассмотренные примеры показывают, что благодаря своим высоким физическим и эксплуатационным характеристикам, область применения решеток-поляризаторов распространяется от УФ области спектра до радиоволн.
1.2. Основные аспекты технологии изготовления решеток-поляризаторов.
В настоящее время из литературных источников известно несколько методов изготовления решеток-поляризаторов. К основным из них можно отнести:
- метод регулярного размещения металлической проволоки на рельефной поверхности и последующей фиксации полученной решетки на поддерживающем жестком каркасе;
- фотолитографический метод;
- метод нанесения металлического покрытия на часть грани штрихов (на гребни штрихов) прозрачной нарезной или голографической решетки,
- метод ионного травления голографической решетки, изготовленной на прозрачной подложке.
Сущность всех приведенных методов состоит в получении решетки из линейных проводников, жестко зафиксированной в поддерживающем каркасе или размещенной на поддерживающей подложке.
Первый метод позволяет получать решетки со сравнительно большим шагом. Техника изготовления решетки, согласно работе [38], состоит в намотке металлической проволоки на тонкую резьбу, нанесенную на два полуцилиндра, которые скреплены в рамку резьбой наружу. Полуцилиндры получены путем разрезки одного цилиндра вдоль оси. Рамка при намотке вращается вокруг оси, проходящей через центр рамки, параллельно образующим цилиндра. Синхронно с поворотом рамки на 360° оправка, через которую подается проволока, перемещается на шаг резьбы нанесенной на полуцилиндры. Для этого рамка крепилась в зажиме патрона станка, а проволоку сматывали с бабины, вращая всю