Способ изготовления дифракционной решетки

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2615020:

Акционерное общество "ЛОМО" (RU)

Способ изготовления дифракционной решетки включает в себя вакуумное нанесение алюминиевого покрытия и формирование штрихов треугольного микропрофиля алмазным резцом делительной машины. Дополнительно дифракционную решетку помещают в вакуумную камеру для ионно-лучевого травления, при котором производят коррекцию треугольного микропрофиля штрихов путем удаления «навала» на нерабочей грани штриха путем направленного воздействия ионного потока инертного газа на поверхностный микропрофиль. Технический результат: повышение дифракционной эффективности и снижение уровня паразитного рассеянного света. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к оптике, а именно к оптическим элементам типа дифракционных решеток, и предназначено для их производства.

Известен способ изготовления так называемых голограммных дифракционных решеток [1], который состоит в формировании периодической рельефной микроструктуры в слое светочувствительной композиции оптическим методом с применением химической обработки и последующей вакуумной металлизации.

Форма профиля штрихов таких дифракционных решеток отличается от требуемого треугольного и близка к синусоидальному. Преимущество указанного способа состоит в более низких по сравнению с нарезными дифракционными решетками значениями уровня рассеянного излучения.

Недостаток этого типа дифракционных решеток заключается в более низких по сравнению с голограммными дифракционными решетками значениях дифракционной эффективности и ограниченных возможностях по управлению максимумом спектральной характеристики.

Указанный недостаток частично компенсируется известным способом [2], суть которого состоит в направленной ионной обработке в вакууме, благодаря чему удается приблизить синусоидальный профиль штрихов голограммной дифракционной к треугольному.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является известный классический способ изготовления так называемых нарезных дифракционных решеток [3], заключающийся в формировании поверхностного треугольного микропрофиля штрихов алмазным резцом на специальной делительной машине в слое металла (чаще всего алюминия), напыленного в вакууме на стеклянную подложку. Способ позволяет изготавливать широкую номенклатуру дифракционных решеток с высокой дифракционной эффективностью с пространственной частотой до 2400 штрихов на миллиметр и с различным углом наклона рабочей грани (так называемый угол «блеска»), определяющим максимум спектральной характеристики.

Принципиальным недостатком способа является отличие формы реализуемого микропрофиля от теоретического треугольного за счет неизбежного образования так называемого «навала» на нерабочей грани штриха, являющегося причиной паразитного рассеянного излучения и снижения дифракционной эффективности, ухудшающих характеристики спектральных приборов.

Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение дифракционной эффективности и снижение уровня паразитного рассеянного света.

Для решения поставленной задачи предложен способ изготовления дифракционной решетки, который, как и прототип, включает вакуумное нанесение алюминиевого покрытия и формирование штрихов треугольного микропрофиля алмазным резцом делительной машины.

В отличие от прототипа дифракционную решетку помещают в вакуумную камеру для ионно-лучевого травления, при котором производят коррекцию треугольного микропрофиля штрихов путем удаления «навала» на нерабочей грани штриха путем направленного воздействия ионного потока инертного газа на поверхностный микропрофиль.

Сущность предлагаемого способа изготовления дифракционной решетки заключается в том, что осуществление ионно-лучевого травления при изготовлении нарезных дифракционных решеток в мировой практике применено впервые.

Благодаря осуществления ионно-лучевого травления, при котором производят коррекцию треугольного микропрофиля штрихов путем удаления «навала» на нерабочей грани штриха путем направленного воздействия ионного потока инертного газа на поверхностный микропрофиль, достигается существенное улучшение оптических характеристик дифракционных решеток.

Измеренные характеристики дифракционных решеток оказались рекордными и максимально приближенными к теоретическим значениям.

Предлагаемый способ изготовления дифракционной решетки поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан механизм воздействия ионного потока на профиль решетки, на фиг. 2 представлена дифракционная эффективность до и после ионной обработки.

Предлагаемый способ изготовления дифракционной решетки состоит в следующем.

На стеклянную подложку 1 в вакууме наносят слой металла 2 (например, алюминия), затем с помощью делительной машины алмазным резцом формируют микропрофиль 3, состоящий из штрихов необходимой частоты с требуемым углом наклона рабочей грани 4.

При этом на нерабочей грани 5 образуется «навал» 6. После чего для коррекции микропрофиля 3 дифракционную решетку помещают в вакуумную камеру, где поверхностный микропрофиль подвергают направленному воздействию ионного потока 7 инертного газа (например, аргона), в результате чего микропрофиль 3 штрихов приобретает вид, соответствующий требуемому теоретическому треугольному 8. При этом повышается дифракционная эффективность и снижается уровень паразитного мешающего излучения.

На фиг. 2 представлены результаты измерений в перпендикулярной поляризации дифракционной эффективности дифракционной решетки с N=1000 штр/мм до и после ионно-лучевого травления.

Предлагаемый способ позволяет существенно улучшить оптические характеристики дифракционных решеток путем ликвидации недостатков, присущих данному типу, сохранив при этом все известные преимущества.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Ю.Н. Денисюк и дифракционные решетки - htt://3d-holography.ru/yu.n.denisyuk_i_difrakci.

2. WO №2008081555, МПК: G02В 005/18, G02В 005/32, опубл. 10.07.2008.

3. Ф.М. Герасимов «Современные дифракционные решетки», журнал «Оптико-механическая промышленность», 1965, №10, с. 33-49 - прототип.

Способ изготовления дифракционной решетки, включающий вакуумное нанесение алюминиевого покрытия и формирование штрихов треугольного микропрофиля алмазным резцом делительной машины, отличающийся тем, что дифракционную решетку помещают в вакуумную камеру для ионно-лучевого травления, при котором производят коррекцию треугольного микропрофиля штрихов путем удаления «навала» на нерабочей грани штриха путем направленного воздействия ионного потока инертного газа на поверхностный микропрофиль.

Система для проецирования одного или нескольких синтетических оптических изображений включает одну или несколько структур пиктограмм изображений; и одну или несколько полностью включенных структур фокусирующих элементов пиктограмм изображений.

Способ изготовления дифракционных оптических элементов // 2601391

Способ изготовления дифракционных оптических элементов включает в себя лазерную обработку тонкопленочных слоев металла, напыленных на подложку из прозрачного материала.

Дифракционная периодическая микроструктура на основе пористого кремния // 2597801

Изобретение относится к устройствам дифракционных периодических микроструктур для видимого диапазона, выполненным на основе пористого кремния. Техническим результатом изобретения является создание дифракционной периодической микроструктуры на основе пористого кремния с различными металлосодержащими наночастицами.

Способ изготовления дифракционной периодической микроструктуры на основе пористого кремния // 2593912

Способ изготовления дифракционной периодической микроструктуры на основе пористого кремния включает в себя формирование заданной дифракционной периодической микроструктуры с помощью имплантации ионами благородных или переходных металлов через поверхностную маску, с энергией 5-100 кэВ.

Способ и устройство для создания цветных картин с использованием дифракционной решетки // 2593618

Способ получения цветного изображения с помощью дифракционной решетки при воздействии света включает в себя создание на поверхности твердого тела массива дифракционной решетки в течение процесса микроструктурирования посредством воздействия лазера.

Устройство задней подсветки и его варианты осуществления // 2592147

Устройство задней подсветки содержит источник света, коллиматор, расширитель пучка, один дефлектор пучка, волновод с элементом ввода и элементом вывода. Источник света выполнен в виде лазера.

Сканирующий дифракционный полихроматор // 2589748

Сканирующий дифракционный полихроматор содержит входную щель, вогнутую дифракционную решетку, вогнутое сферическое зеркало и многоэлементный приемник излучения.

Элемент отображения, фольга переноса и изделие с элементом отображения // 2589518

Элемент отображения содержит слои и множество пикселов. При этом множество пикселов содержит слой формирования рельефной структуры, включающий в себя первую область, сформированную посредством множества углублений или выступов и включающую в себя, по меньшей мере, одну подобласть, выполненную с возможностью отображать цвет, и вторую область.

Способ контроля погрешности изготовления дифракционных оптических элементов (доэ) // 2587528

Способ контроля погрешности изготовления дифракционных оптических элементов (ДОЭ) заключается в формировании контрольных окон для нанесения координатных меток, которые выполняют хотя бы из двух групп периодических решеток.

Защитный элемент с оптически переменным поверхностным узором // 2582161

Защитный элемент для защищенных от подделки бумаг, ценных документов или других носителей данных имеет подложку, которая в поверхностной области содержит оптически переменный поверхностный узор, который при различном направлении освещения и/или рассмотрения создает различные изображения.

Дифракционное устройство // 2624661

Изобретение относится к оптике, а именно к дифракционному устройству, имеющему нарезную решетку с отражательной поверхностью, и может быть использовано, преимущественно, в качестве оптического элемента в мощных лазерных системах для селективного усиления генерируемого излучения. Сущность изобретения заключается в том, что дифракционное устройство содержит дифракционную решетку, состоящую из подложки и отражающего покрытия с рельефом в виде штрихов, а также систему термоэлектрического охлаждения дифракционной решетки, установленную на нерабочей поверхности подложки. Система термоэлектрического охлаждения дифракционной решетки состоит из центрального термоэлектрического модуля и периферийных термоэлектрических модулей, мозаично расположенных на нерабочей поверхности подложки, при этом холодильная мощность центрального термоэлектрического модуля выше холодильной мощности каждого периферийного термоэлектрического модуля. Технический результат заключается в исключении искажения волнового фронта отраженного излучения за счет обеспечения компенсации температурного расширения материала подложки дифракционной решетки и максимального сохранения плоскостности ее поверхности, а также в увеличении габаритных размеров дифракционной решетки для достижения с ее помощью более высоких мощностей генерируемого лазерного излучения. 2 ил.

Двухлучевой интерферометр // 2626062

Изобретение может быть использовано для формирования периодических интерференционных картин, например, для записи голографических дифракционных решеток, создания периодических структур различной размерности, реализации Фурье-спектрометров, брэгговских зеркал и т.п. Интерферометр содержит источник коллимированного светового пучка, светоделительный элемент, разделяющий исходный пучок на два парциальных, два зеркала, направляющие эти пучки под углом схождения друг к другу, и светочувствительный элемент. Светоделительный элемент, два зеркала и светочувствительный элемент образуют зеркально-симметричную систему относительно плоскости светоделительного зеркала, встроенного в светоделительный элемент, и установлены неподвижно на основании, ось вращения которого расположена так, что обеспечивает согласование вращательного движения основания и перемещения по светоделительному зеркалу коллимированного светового пучка за счет изменения его угла падения. Технический результат - повышение виброустойчивости и упрощение конструкции. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ изготовления одномерной дифракционной фазовой решетки с синусоидальным профилем // 2626734

Способ изготовления одномерной дифракционной фазовой решетки с синусоидальным профилем заключается в последовательном формировании канавок сканированием импульсным лазерным пучком плоскости контакта пластины из плавленого кварца с пластиной из прессованного графита. Прерывание сканирования после завершения формирования канавки с периодом, соответствующим периоду решетки, который обеспечивается дискретным смещением сфокусированного лазерного пучка, причем глубину профиля рельефа канавок формируют с энергией, зависящей от импульсной плотности мощности, длительности импульса, диаметра области воздействия, числа импульсов, частоты следования импульсов, скорости сканирования. Очистку поверхности решетки осуществляют влажной лазерной очисткой. Технический результат заключается в снижении отклонения в форме канавки от синусоидального профиля по всей длине канавки до 1-4%, снижении отклонений в форме канавки от канавки к канавке в пределах дифракционной фазовой решетки до 2-5%, устранении микротрещин, окружающих канавки, а также расширении диапазона глубин дифракционной фазовой решетки. 13 ил.

Оптическое термометрическое устройство на полимерной основе // 2630032

Оптическое термометрическое устройство обеспечивает измерение температуры по изменению дифракционной картины света. Устройство содержит на подложке элементы периодической дифракционной микроструктуры. Указанная структура образуется путем ионной имплантации через поверхностную маску. При этом в качестве подложки используется оптически-прозрачный полимер, а сформированная дифракционная структура содержит ионносинтезированные металлические наночастицы, диспергированные в приповерхностной области подложки. Технический результат заключается в повышении чувствительности термометрического устройства. 10 ил.

Волоконно-оптический датчик виброакустических сигналов на внутрисветоводном эффекте доплера (варианты) // 2633020

Волоконно-оптический датчик виброакустических сигналов на внутрисветоводном эффекте Доплера содержит источник излучения, чувствительный элемент и разветвитель, первую и вторую дифракционные решетки Брэгга и фотоприемник. Источник излучения имеет ширину спектра, превышающую ширину спектра отражения первой решетки Брэгга. По первому варианту первая и вторая решетки Брэгга выполнены со спектральным сдвигом резонансных частот друг относительно друга. По второму варианту первая и вторая решетки Брэгга имеют идентичные параметры по ширине полосы отражения и по резонансной частоте отражения. Причём одна из решеток Брэгга выполнена с возможностью изменения резонансной частоты отражения. Технический результат - упрощение конструкции, повышение температурной стабильности датчика, увеличение отношения сигнал/шум. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

Устройство для контроля углового положения дифракционных порядков дифракционных элементов (варианты) // 2634372

Устройство для контроля углового положения дифракционных порядков дифракционного элемента состоит из координатного стола, оптически связанных рассеивающего экрана с пропускающим окном, контролируемого дифракционного элемента, расположенного между координатным столом и рассеивающим экраном, источника излучения, фокусирующего объектива, видеокамеры, блока обработки и управления. Рассеивающий экран выполняется в виде асферического мениска или оптоволоконного элемента. Видеокамера устанавливается вдоль оси, соединяющей центр рассеивающего экрана и область фокусировки излучения. Технический результат заключается в увеличении скорости и точности контроля в широком диапазоне углового положения дифракционных порядков, а также в упрощении конструкции. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ изготовления дифракционных решеток // 2642139

Использование: для изготовления дифракционных решеток с малыми углами «блеска» в пределах 0,5°-2° в твердых хрупких материалах подложек. Сущность изобретения заключается в том, что способ включает в себя формирование штрихов заданной частоты, с геометрическими параметрами в поперечном сечении, близкими к заданным параметрам штрихов дифракционной решетки, в слое пластичного материала на полированной подложке, и удаление слоя пластичного материала посредством реактивного ионно-лучевого травления, сформированные в слое пластичного материала штрихи используют в качестве технологических штрихов, которые формируют с углом наклона пологой грани к поверхности подложки, равным 3°-12°, и полностью удаляют посредством реактивного ионно-лучевого травления под углом 90° к поверхности подложки, выполняя при этом в подложке формирование штрихов с заданным углом «блеска» и с заданным периодом решетки, причем в качестве материала технологических штрихов используют материал, скорость травления которого выше скорости травления материала подложки. Технический результат: обеспечение возможности повышения качества изготовления дифракционных решеток. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ изготовления дифракционных решеток // 2643220

Способ изготовления дифракционных решеток включает в себя нанесение на подложку слоя материала, формирование в нем штрихов и удаление слоя материала посредством реактивного ионно-лучевого травления. Сформированные в слое материала штрихи используют в качестве технологических штрихов, которые полностью удаляют вместе с оставшейся толщиной слоя материала. Реактивное ионно-лучевое травление осуществляют под углом 90° к поверхности подложки, выполняя при этом в подложке формирование штрихов с заданным углом «блеска» и с заданным периодом решетки. В качестве материала технологических штрихов используют материал, скорость травления которого ниже скорости травления материала подложки. Технический результат - повышение качества изготовления дифракционных решеток и обеспечение возможности получения профиля штрихов, приближенного к идеальному треугольному, с углами «блеска» в пределах 80°-87°. 4 ил.

Способ изготовления дифракционных решеток // 2643220