Способ изготовления микролинзового оптического растра

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 03 C 23/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ7;="НИЯ, 2

Я

О

К АВТОРСКОМУ СВИ,ЦЕТЕЛЬСТВУ (21) 4337413/33 (22) 07.12.87 (46) 30.03.93. Бюл. ¹ 12 (71) Могилевское отделение Института физики АН БССР (72) В,П.Волков, А, Г. Непакайчицкий, А.Г.Сечко и П.А.Скиба (56) Авторское свидетельство СССР № 1108382, кл. G 03 8 21/06, 1982. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МИК"О- .

ЛИНЗОВОГО ОПТИЧЕСКОГО РАСТРА (57) Изобретение относится к технологии изготовления микролинзовых оптических растворов, которое может быть использовано в растровой оптике, в устройс вах интегральной оптики и лазерчой технике. Цель изобретения — сàKðà .öåèèà BðåMени

Изобретение отнаситсл к технологии изготовлен ия микрол и нзовых оптических элементов и может быть использовано в растровой оптике, в устройствах интегральной оптики и лазерной технике.

Целью изабретенил является сокращение изготовления и улучшение аберрационных свойств за счет формирования двояковыпуклых микролинз, На фиг,1 — схема устройства длл осуществления способа; на фиг,2- график зависимости T(v ) примера 5; на фиг.3 — график зависимости Т(у ) примера 6, Изготовление микролинзавого оптич ского растра осуществляют путем предварительного нагревания стеклокристаллическай заготовки до 2/3 температуры стеклования, воздействие лучам лазера ведут в течение времени, определяемого па формуле

„, Я3,,; 1616791 А1 изготовления улучшение аберрацианных свойств за счет фармированил двояковыпуклых микралинз. Применяется стеклокристаллический материал, заготовку из которого подогревают до 2/3 температуры ее стекпования, локально проплавляют лазерным лучам, а образующийся расплав ох- лажда ат да температуры стеклования со скоростью не менее 10 град/мин. В резуль—.а".,т-е в зоне воздействия луча получают веi:IBoiBo в амаафнай фазе, Благодаря тому, что вешество в таком фазовом састолнии занимает больший объем. чем в стеклакри.-.;аллическам, а также благодаря силам поB=oKíîñòíîãO натяжения зона расп ава

Формируется ")pN затвеодевании B виде дво:.—,Хавыпуклой положительной микралинзы, 3 ил„2 табл.

ri I! 1„2BQ с последующим охлаждением расгглава до темпера уры стеклавания со скоростыа не менее i0 град/мин, где К вЂ” коэффициент теплоправадности заготовки; и — толщина слоя заготовки, в котором формируется микролинза, м;

Tg — iBvDc, PB i+PB ciBK loBBHNR загoTQBки, К; а — коэффициент температурапроводности заготовки;

q — платность ма цности лазерного излучения, поглощаемого в слое заготовки толщина!; h Вт/м

Ско,"ость охлаждения ", —. IO I p3p/ééé расплава выбрана, исходя из того, что при меньшем се значении происходит образование кристалликов в объеме материала.

1610791

1S

50 папо 8 с, С учетом потерь излучения при отражении. его от поверхности образца и при диафрагмировании пучка мощность на выходе лазерного излучателя устанавливалась р = 22 Вт. Образец подогревался до температуры 690 К. Облучение заготовки производилось в течение 8 с, после чего прекращалось с помощью электромагнитного затвора, и заготовка естественным образом охлаждалась до температуры стеклования (VT > 10 град/мин). Дальнейз шее охлаждение заготовки вместе с подогревателем до температуры 350 К производилось в течение 20 мин. Измеренное фокусное расстояние полученной линзы составляло F = 25 мм, Пример 4. Материалы, размеры и условия эксперимента те же, что и в примере 3, После образования расплава производилась плавное уменьшение разрядного тока в излучателе да охлаждения расплава до температуры Тс. Время охлаждения составляло 40 с, что соответствовало скорости охлаждения 6,10 град/мин. Измеренное фокусное расстояние равнялось 13 мм, что в 1,9 раза меньше, чем в примере 3, когда скорость охлаждения превышала 10 град/мин.

П р и и е р 5. Подогретая до 690 К заготовка (материал, размеры и условия эксперимента те же, чта и в примере 3) облучалась при q = 10 Вт/м в течение 8 с, В

9 2 результате сформирована линза с фокусным расстоянием F = 25 мм.

Оценка аберрационных свойств линзы производилась с использованием ее оптической передаточной функции (ФПМ), которая является мерой способности а птичес кой системы во сп роизводить различные пространственные частоты т )в данном случае использовалась функция передачи модуляций Т(у ), являющаяся модулем ФПМ).

Данные измерений и расчетов приведены в табл,1 и на графике фиг.2, Для оценки хроматических аберраций линзы производилось измерение Т(Р ) на различных длинах волн (Л). Обнаружено, что хроматические аберрации линзы наиболее хорошо исправлены в области А =591 нм.

Пример 6. Подогретая до 690 К заготовка (материал и условия эксперимента те же чта и в примере 5) облучалась при q = 10 Вт/м в течение 10 с. В г результате была сформирована линза с фокусным расстоянием F = 27 мм. Значения

Т(т ) для данной линзы представлены в табл,2 и на графике фиг.3.

Хроматические аберрации линзы наиболее хорошо исправлены в области Л)-505 нм.

Пример 7. Подогретая до 690 К заготовка(материал, размеры и условия эксперимента те же, что и в примере 3), последовательно облучалась лазерным лучом, сформированным на поверхности в виде круга диаметром 3 мм. Каждое последующее облучения поверхности производилось в течение 10 с (при tc - 7 с). Шаг перемещения образца составлял 5 мм. После каждого отдельного облучения производилось охлаждение линзы до температуры стеклования естественным образам. После формирования 9 микролинэ заготовка охлаждалась до температуры стеклования да

350 К в течение 20 мин. В результате был получен растр из 9 микролинэ. Среднее фокусное расстояние микролинз составляло

Fcp = 27 мм, отклонение F от Fcp не превышало 3 .

Пример 8. Подогретая до 690 К заготовка (материал и размеры те же, чта и в примере 3) последовательно облучалась при q = 10 Вт/м с шагом ее перемещения

3 мм. Каждое облучение производилось в. течение 2 с, Условия охлаждения те же, что

30 и в примере 3. 8 результате был сформирован растр, содержащий 9 микралинз, каж дая из которых имела диаметр 1,5 мм пр

Fcp = 17,6 мм, отклонения микролинз от Fcp не более чем на 1,5$,.

Формула изобретения

Способ изготовления микролинзаваг; оптического растра путем последовательного локального термического воздействия сформированным лучом лазера на поверхность заготовки из оптического материала, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени изготовления и yny„ шения аберрационных свойств за счет формирования двояковыпуклых микралинз, заготовку иэ стеклокристаллическага материала предварительно нагревают до 2/3 температуры стеклования, а воздействие лучом лазера ведут в течение времени, определяемом по формуле с

2ац где К вЂ” коэффициент теплопроводнасти;

h-толщина слоя, в котором формируется микролинза, и;

Tc — температура стеклавания, К; а — коэффициент температураправодности;

1610791

q — плотность мощности лазерного излучения, Вт/м;

Таблица 1

10 . . 15 20

0,86

0 5

0,18

Та блица 2

15. 20 25 30 . 35 АО

036 02 012 011008 0

0,94 0,6

Т(ч) g

0,$

Составитель Т.Парамонова

Редактор Е.Зубиетова Техред М.Моргентал Корректор С.Шекмар

Заказ . 1964 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ( с последующим охлаждением расплава до температуры стеклования со скоростью не менее 10 град/мин.

Ф08. 1

Т()) (О