Патент ссср 415627
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз оветских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
М, Кл. С 02b 5l 18
Заявлено 22.10.1971 (№ 1707690/18-10) с присоединением заявки №вЂ”
Приоритет
Опубликовано 15.11.1974. Бюллетень № 6
Дата опубликования описания 27 3 I.1974
Гасударетвенный камитет
Совета Министров СССР
f10 делам иза5ретений и открытий
УД(t 535.4.42(088.8) 1
Авторы изобретения
О. Ф. Дудник, М. И. Елинсон, В. Б. Кравченко и H. А, Морозов
Институт радиотехники и электроники АН СССР
Заявитель
СПОСОБ ПОЛУ 1 ЕНИЯ ОБЪЕМНОЙ ДИ ФРАКЦИОН НОЙ
РЕШЕТКИ
Настоящее изооретение относится к оптикомехани)сско!1 промышленности и может быть использова«о для изготовления оптических дифракцио«ных решеток.
Известны дифракционные решетки и способы их реализации путем выращива«ия кристалла, вырезания из него пластины, полировки поверхности последней и соз;!3««я в «сй пространственно-периодического распределения пок»затсля преломления под возде«ств«ем ультразвуковых волн, получаемых с помощью внешних источников.
С целью поляризации дифрагированного света создание переменного показателя преломления осуществляют в кристаллизующсйся среде из составов тройной спстемы
Ва,St,-Са),,-Nb>Ot;, удовлетворяющий следующей системе неравенств:
015(х (08
015 (у (08
04 На фиг. 1 — 3 поясняется способ получения объемной дифракционной решетки. На фиг. 1 представлена диаграмма состояния системы переменного состава при выращивании кристаллов, из которой возможно получен«с периодическог0 «1мснсния сост;1«а крист!1.!.1!1; «;t ф«г. 2 — гр»ф««и з»висимостей п!)к1)з;)тс1c,! прсломлс«пя кр«ст»Плов от состава; 113 фиг. 2, tt — для изотроп«ого кри5 ст;)лла; фиг. 2. 0 — — д,111»«1130Tpo««01 0 1 .ристалла, в котором и, не з»висит от сост»ва, 3 Л, СИЛЫIО !!3)IЕНЯСТСЯ С COCT IBOAI 1 10 CI1oc00 «О, lхчсll«lt дифр »к««0«ной ре1«сTII11 Вк110 1:1еT нс с«0.1ько эт» пов: п01 !еСн ие м0110I 15 фр»«цио !«ого э1смснт» и обр»б)0 «у э !Ого элсмсн I » . Д133 «ослсд 1их э111«» пр;)к t è lcс«ll оди«»ковы пр«р»злич«ых «угя: осущсс1«лен 1 я с Г1 0 со 0»; и с р 13 1-1 l t э т 3 и — и О. 3 ч с «11 0 к р ист»лл» вЂ” — произ«еде««ес«о»ь««) ««у!я)!н. I . pl1CT3 1л BI>Ip»«jIIB» IOT из р;)ст130р» расплава, н»пр«мер, по мето1у !(охра1ьского, причем вь)ращив»нис про«знодится B тепловом поле с период«чсс««м изме«е««см усло25 вий рОст3, 13л«яющих «» сост!13 «рист»л13, н;-13)риа!Ср 1смпср»туры. Способ приме«им к систл!»м, ди»гр»мм» состояния которых в обл»стп сост»вов, из «0TophIx производи)ся выращ«в»«ие, «мест вич, 30 пзображеннь!и на фиг. 1, т. е. и пi»BI!III,II)tcя 415627 65 неко«груз«тно, и показатель преломления ко op!>ix «IIiIc>I I от состава. Такими системами могут быть твердые би«яр«ые и более сложные растворы, с«стсмы с при;1ес;1м1!, !!естехио .!!с !.ричные сое!1инег!ия вдали от области экс!рея!ума плавле!гия и т. п. Один из приемов получеш!я периодического изменения состава — выращивание кристалла в тепловом поле с радпяль«ым и вертикаль«ым гряд!!сн!ом температуры. Тогда при вращении крис!алла точка на поверх«ости раздела кристалл — расплав будет за один оборот проходить через области с наиболее низкой Т, и наиболее высокой Т, температуpoli, Состав кристалла, образующегося в этих областях, будет соответственно х2 и х1, а показатели преломления соответственно и> и и, для пзотроп«ого кристалла. При скорости вращения со и скорости вытягивания v точка на границе раздела расплав — кристалл будет попадать в совершенно одинаковые температурные условия (при хорошей стабилизации температуры) через «a»cli оборот; по длине кристалла это соответствует расстоянию ve. В пределах этого расстояния показатель преломления будет ме«яться от и! до и; если точки с температурой Т и Т! диаметрально противоположны, то изменение показателя преломления по длине кристалла близко к си«усоидальному (фиг. 3). Варьируя v, в и ЛТ, а также угловое расстояние ме,кду точками с разной температурой, можно получить различное распределение показа геля преломления по длине кристалла. Кристалл вытягивается со скоростью о (которая будет своей для кристаллов разного типа) до тех пор, пока его дл1ша «е превзойдет размер необходимого дифрякционного элеме«та. Диаметр выращнваемого кристалла подбирается также в зависимости от желаемых размеров дифракционного элемента. Другой прием получения периодического изменения показателя преломления — выращивание кристалла в поле с периодически меняющейся (например, за счет измене!1ия мощности нагрева) температурой. Кристалл при этом можно вращать или не вращать. Можно менять периодически и другие параметры роста кристалла, например, состав расплава путем периодического добавления какого-либо компонента, скорости вращения и вытягивания кристалла; »o>I Из кристалла с периодически меня!ощимся по его длине показателем преломления изготовляют дпфракцион«ый элемент. Эту операцию проводят, например, путем выреза««ii II3 кристалла прямоуголь«ой пл;!стп«кн, од«а из осей которой параллель«я оси роста кристалла и совпадает с направлением из1!енения показателя преломления. fy же операцию можно проводить путем сошлифовыва«ия кристалла до размеров, отвечающих нужному дн5 1О 15 гс 60 фракционному элементу. Толщина элемента в направлении распространения светового луча определяется в зависимости от зада««ых характеристик дифракционной решетки. Заключительная стадия изготовления дифракционной решетки — обработка дифракционного элемента путем шлифовки и полировки до получения оптического качества поверхности не ниже 12 класса. Целесообразно, чтобы стороны пластинки, перпендикулярные направлению светового луча, были параллельны с точностью 10". Обработанный таким образом элемент представляет собой об ьемную дифракционную решетку. Используя анизотропный кристалл, у которого только один из показазелей преломления меняется с составом, таким же способом можно получить объемную днфракцион«ую решетку только для одного направле«ия поляризации светового луча, т. е. придать дифракционной решетке поляризационные свойства. Далее приводятся примеры выполнения изобретения, служащие лишь для иллюстрации и не ограничивающие область изобретения. Пример 1. Для твердых растворов одноосных кристаллов (BaSI) NbqO< зависимость показателей преломления и, и и, от состава имеет вид, показанный на фиг. 2, б. Для получения решетки с периодом 25 мк смешивают 19,38 r ВаСО, 43,49 г ЬгСОз, 104,40 г Jb>Oq, смесь растирают, помещают в платиновый или иридиевый тигель, нагревают до температуры плавления (около 1500 С), создают в тигле радиальный градиент температуры 0,3 — 0,5%м и вытягивают кристалл со скоростью 9 мм/час при скорости вращения ь = 10 об/мин. Из полученного кристалла вырезают вдоль оси роста пластинку толщиной 0,4 мм, которую подвергают оптической обработке до 13 класса чистоты поверхности. При окончательной толщине пластинки 0,2 мм угол отклонения необыкновенного луча равен c . 2, обыкновенный луч пластинкой не отклоняется. Пример 2. Смесь получают и нагревают, как в примере 1; в расплаве путем периодического изменения мощности нагрева создают колебания температуры около 0,5 с периодичностью 10 гц. Создают вертикальный градиент вблизи расплава около 60%м и вытягивают кристалл со скоростью 9 мм/час без вращения. Из кристалла вырезают пластинку с осью удлинения вдоль оси роста кристалла, шлифуют и полируют пластинку до 13 класса чистоты поверхности и степени параллельности сторон, перпендикулярных световому лучу, не хуже 10". Полученная дифракционная решетка имеет период 25 мк и обладает большой однородностью по длине. Предмет изобретения Способ получения об ьемной дифракционной решетки путем создания в материале за4 il 562 i Х7 4 х1 Ха а Е Х1 J Хт Фиг 5 Составитель l0. Кунин Техрсд 3. Тараненко Корректор 3. Тарасова Редактор Л. Цветкова Заказ 1409/11 Изд. № 1276 Тираж 537 Подписное Ц11ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делана изобретений и открытий Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4 5 Типография, пр. Сапунова, 2 готовки переменного по периодическому закону показателя преломления, по крайпеп м .ре вдоль одной координаты, о т л и ч а 1о шийся тем, что, с целью поляризации дифрагировацного света, создание переменного показателя преломления осуществляют в кристаллизующейся среде пз составов тройной систе ilhI Ba,S1 ;Car .,-,11Ь.Ов, удОВЛЕтВОряЮщИй СЛЕдующей системе неравенств: 015« 08 015-. у <08 04 < х-4-у <1 причем в процессе выращивания кристалла изменяют периодически параметр, влияющий на состав кристалла, например температуру.
