Способ изготовления градиентных оптических элементов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 С 03 С 23/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Х "4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/y, "" К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/ (21) 3843910/29-33 (22) 02.01.85 (46) 07.06.86. Бюл. У 21 (71) Ленинградский ордена Трудового

Красного Знамени институт точной механики и оптики (72) А.Ф.Грошков, И.К,Мешковский и Б.Ç.Питиримов (53) 666.1 ° 056(088.8) (56) Патент США В 4 155735, кл. 65/30, опублик. 1979.

Bamfort С.R.andI Lonas D.Ñ. Devefopment of the molecUlar steffing

procen. — Г1азз Technology, 1979, у 22, В 5, 10, р. 166-169.

„„SU„„ I23S8Н А 1 (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГРАДИЕНТНЫХ ОПТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ, включающий введение в полированные заготовки из пористого стекла солей нитратов из растворов и последующее спекание заготовки, отличающийся тем,что, с целью упрощения технологического процесса за счет исключения операции вымывания солей, перед введением солей нитратов пористую заготовку покрывают фоторезистом, экспонируют фотоспособом элементы необходимых размеров и конфигураций, а затем проявляют фоторезист, образуя окна для введения солей нитратов .

1235834

Изобретение относится к оптике, в частности к оптическим элементам, а именно к способу изготовления оптических элементов с градиентом показателя преломления, которые могут 5 быть использованы при создании оптических соединителей, разветвителей и т.д.

Целью изобретения является упрощение технологического процесса за счет исключения операции вымывания солей, П р и и е р. Для изготовления оптических элементов с градиентом показателя преломления изготавливают образцы из ликвидирующего натрийборосиликатного стекла марки Na 7 /23 (Na<0 7; В<0> 23, SiO< — 70 мол.7) в виде прямоугольных заготовок размером 20 х 20 х 4 мм, полированных с двух сторон, заготовки вьпцелачивают в растворе НС концентрации 3N при 50 С в течение 7 сут. При вьпцелачивании происходит растворение окси2 3 дов натрия и бора. Выщелаченная пористая матрица состоит в основном из диоксида кремния (94-96 мол7).Затем заготовку многократно промывают в дистиллированной воде до рН 6-7 и медленно в течение суток сушат на ЗО воздухе при комнатной температуре, а затем при постепенном повышении о, температуры до 120 С, На полированную поверхность высушенных заготовок

Время введения соли, с

Диаметр линзы мм

Введенная соль

Фокусное расстояние, мм

Диаметр фокального иаметр окна маски мкм пятна, мкм

CsNO

CsNO

0,32

10,1

120 0,64

180 0,53

8,0

Cs NO3 ++

+ РЬ (NOз)г

60

0,34

5,5

CsNO +

+ b(NO ) 120 0,49

6,9

CsN0q +

+ РЬ(Ю,) 180 0,35 2,8

Иэ представленных в таблице результатов видно, что предлагаемый методом центрифугирования наносят слой фоторезиста. После сушки фоторе эист,а заготовку экспонируют и проявляют фоторезист в растворе щелочи.

В результате в слое фоторезиста открываются окна 1й 40-80 мкм как это показано на чертеже.

Для получения профиля микролинэ с градиентом показателя преломления в образовавшиеся окна путем пропитки пористого стекла из водных растворов вводят нитрат цезия или смесь нитратов цезия и свинца. Насьпценный раствор нитрата цезия вводят при температуре кипения раствора 105 С, а смесь нитратов цезия и свинца, содержащую 170 г нитрата цезия и 170 г нитрата свинца с добавлением 100 мл воды при 50 С.Время введения солей-модификаторов в пористую заготовку составляет 1-3 мин. После введения солей образцы заготовок помещают в термостатируемую печь, где происходит разложение натратов до оксидов цезия и свинца при постепенном повышении температуры. Оптимальная скорость подъема температуры 15 С/ч до 650 С. Затем температуру повьппают до 850 С и в гечение 30 мин происходит спекание заготовок.

Результаты,характеризующие оптические свойства полученных микролинз, приведены в таблице.

1 способ позволяет получать оптические элементы с градиентом показателя пре1235834

Составитель Г.Буровцева

Редактор Н.Гунько Техред N.Õîäàíè÷ Корректор Е.Сирохмай

Эаказ 3055/19 ТИраж 457 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5, Произв6дственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4, ) ломления. При этом в зависимости от конфигурации окон и режимов введения нитратов получают микролинзы с различными необходимыми параметрами.

Экспериментально установлено, что время введения нитратов в зависимости от получаемых оптических элементов составляет от нескольких секунд до 60 мин.

От большинства известных способов 1О аналогичного назначения предлагаемый способ отличается возможностью его использования при создании элементов интегральной оптики. Например, этим способом могут быть созданы волноводы в 15 стеклянной пластине путем локального введения нитратов через полученные окна в. фотореэисте и образования каналов соответственно топологии оптической интегральной схемы с последующим спеканием.

Предлагаемый способ имеет широкие технические возможности и прост в осуществлении, так как все его опе-. рации при современном уровне технологии легко, управляемы, в сравнении с известным он характеризуется следующими преимуществами: воэможностью создания локальных оптйческих элеменToB использованием групповой технологии; повышением производительности труда.