Способ изготовления голографических дифракционных решеток

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к способам изготовления голограммных дифракционных решеток с несимметричной формой профиля штрихов, и позволяет расширить возможность управления областью максимальной концентрации энергии и расширить класс изготавливаемых голограммных дифракционных решеток с несимметричной формой профиля штриха. Для этого изготавливают исходную рельефно-фазовую отражательную дифракционную решетку , на ее поверхность дополнительно наносят светочувствительный слой, на котором производят регистрацию интерференционной картины путем освещения исходной дифракционной решетки потоком монохроматического излучения, направленным к поверхности подложки под углом 90° - а. где а arcsin (Я v m/2). где v и m - соответственно частота штрихов и порядок дифракции исходной рельефно-фазовой отражательной дифракционной решетки, ).- длина волны монохроматического излучения , соответствующая заданной области максимальной концентрации энергии, дифрагированной в m-й порядок дифракции, а затем проводят фотохимическую обработку дополнительно нанесенного светочувствительного слоя. 6 ил Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ()9) (I!) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4712079/25 (22) 27.06,89 (46) 15.06.91. Бюл. ¹ 22 (72) А.И.Любимов, К.С,Мустафин и P.Р.Еникеева (53) 772.99 (088.8) (56) Денисюк Ю.Н. Об отображении оптических свойств объекта в волновом поле рассеянного излучения.— Оптика и спектроскопия. 1963, т. 15, ¹ 4, 522 — 532.

Заявка ФРГ ¹ 1924695, кл. G 03 Н 1/18, 1977. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ ДИФРАКЦИОННЫХ РЕШЕТОК (57) Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к способам изготовления голограммных дифракционных решеток с несимметричной формой профиля "штрихов", и позволяет расширить возможность управления областью максимальной концентрации энергии и расширить класс изготавливаемых голограммИзобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к технологии изготовления голограммных дифракционных элементов, и может быть использовано при изготовлении голограммных дифракционных решеток с несимметричной формой профиля штрихов.

Цель изобретения — расширение возможности управления областью максимальной концентрации энергии и класса изготавливаемых голограммиых дифракционных решеток с несимметричной формой профиля штриха. (я)л G 02 В 5/32, G 03 Н 1/20 ных дифракционных решеток с несимметричной формой профиля штриха. Для этого изготавливают исходную рельефно-фазовую отражательную дифракционную решетку, на ее поверхность дополнительно наносят светочувствительный слой, на котором производят регистрацию интерференционной картины путем освещения исходной дифракционной решетки потоком моиохроматического излучения, направленным к поверхности подложки под углом 90— а, где а = arcsin (А v m/2), где v u m— соответственно частота штрихов и порядок дифракции исходной рельефно-фазовой отражательной дифракционной решетки, Л— длина волны монохроматического излучения, соответствующая заданной области максимальной концентрации энергии, дифрагироваииой в m-й порядок дифракции, а затем проводят фотохимическую обработку дополнительно нанесенного светочувствительного слоя. 6 ил.

На фиг,1 — 5 приведена схема операций по изготовлению дифракциоиной решетки; на фиг.6 — зависимость дифракциониой эффективности в первом порядке дифракции от длины волны для исходной отражательной дифракциоиной решетки (ДР) рельефно-фазового типа г симметричной формой профиля штрихов (кривая 6) и зависимость дифракционной эффективности от длины волны для изготовленной по предлагаемому способу голограммной дифракциоиной решетки в первом порядке дифракции (кривая

7) и в минус первом порядке дифракции (кривая 8).

1656484

20 а = arcsin (4) Способ содержит следующие основные операции (фиг. f-5).

На подложке 1 изготавливают исходную отражательную. дифракционную решетку рельефно-фазового типа 2 или ее копию (фиг.1). На исходную отражательную дифракционную решетку рел ьефно-фазового типа 2 наносят слой светочувствительного материала 3 (фиг.2), далее освещают исходную отражательную дифракционную решетку 2 со слоем светочувствительного материала 3 потоком монохроматичного излучения 4 с длиной волны il под углом к подложке 90 — а(фиг,3), где а определяется иэ соотношения а= arcsin (il, v m/2), (1) где У, m — частота штрихов и порядок дифракции ДР, далее проводят фотохимическую обработку, в результате которой получается голограммная дифракционная решетка с несимметричной формой профиля штриха (фиг.4), и для получения отражательной голограммной дифракционной решетки наносят на слой светочувствительного материала 3 слой отражающего покрытия 5, Способ осуществляют следующим образом.

При освещении (фиг,3) исходной отражательной дифракционной решетки 2 со светочувствительным слоем 3 потоком монохроматичного излучения 4 под углом v, подложке, равным 90 — а, где а определяется из соотношения (1), в светочувствительном слое 3 производят регистрацию интерференционной картины, которая образуется в результате взаимодействия падающего на исходную решетку 2 монохроматического потока излучения 4 с излучением, дифрагированным решеткой 2 в m, 0- порядки дифракции.

При этом в зависимости от необходимой степени асимметрии формы профиля штриха и сдвига максимальной концентрации энергии выбирается один из дифрагирующих пучков, который формирует совместно с падающим пучком основную интерференционную картину, у которой видность Vn,m удовлетворяет необходимому условию:

Vn,m VO,m )

Vn m > Чп,р) (2) где Vn,п — видность интерференционной картины, образованной падающим пучком (n) и пучком rn-ro порядка дифрэкции, выбранного в качестве основного пучка;, Vo,m видность интерференционной картины, образованной пучком нулевого по25

55 рядка дифракции (О) и пучком m-го порядка дифракции;

Vn,o — видность интерференционной картины, образованной падающим пучком (n) и пучком 0-порядка дифракции, Угол, при котором производится освещение исходной дифракционной решетки со светочувствительным слоем, определяется следующим образом.

Для автоколлимационного освещения дифракционной решетки выполняется соотношение:

2sin а= m А v, (3) где a — угол дифракции в m-порядок; и — частота штрихов решетки.

Условие освещения совпадает с автоколлимационным освещением решетки, поэтому угол дифрэкции пучка m-ro порядка, выбранного в качестве основного, будет определяться на основании соотношения (3): где а- угол между нормалью к поверхности исходной решетки и направлением дифрагирующего пучка, После освещения проводят фотохимическую обработку слоя светочувствительного материала 3. В результате получают голограммную дифракционную решетку с несимметричной формой профиля штриха, Степень асимметрии формы профиля штриха регулируется экспозицией, фотохимической обработкой и соответствующим выбором исходной дифракционной решетки, меняя, таким образом, пропорцию между видностями интерференционных картин

Vn,m, VQ,m, Vn,р, что в свою очередь позволяет расширить возможности управления областью максимальной концентрации энергии.

Так как при освещении исходной дифракционной решетки падающий и дифрагированный пучки имеют малую разность хода (порядка оптической толщины нанесенного слоя фоточувствительного материала), то волновые фронты интерферирующих пучков будут практически одинаковыми в плоскости со слоем светочувствительного материала, Следовательно, качество волнового фронта изготавливаемой дифракционной решетки будет соответствовать качеству волнового фронта исходной решетки и будет мало зависеть от качества волнового фронта освещающего пучка. Это позволяет изготавливать голограммные дифракционные решетки с несимметричной формой профиля штриха на вогнутых заготовках, т.е, расширить класс изготавливаемых дифрак1656484 ционных решеток, при этом нет необходимости в сложных оптических схемах для коррекции волнового фронта и формирования контрнаправленного пучка, При получении голограммных дифракционных решеток с несимметричной формой профиля штриха на вогнутых заготовках в контрнаправленных пучках предлагаемый способ позволяет изготавливать дифракционные решетки как!, II òèïîâ, так и I I I u I V.

Пример реализации способа, Для изготовления голограммной дифракционной решетки с несимметричной формой профиля штриха использовалась исходная отражательная голограммная решетка с симметричной формой профиля штриха с частотой штрихов t 800 мм . Дифракционная эффективность исходной решетки в +1 и — 1 порядках дифракции была одинакова во всем измеряемом диапазоне длин волн (фиг.2, кривая 6).

На исходную решетку наносился светочувствительный слой фоторезиста СК-502 толщиной 0,33 мкм, Длина волны излучения, используемого для освещения, выбиралась равной 0,44 мкм.

Исходная решетка освещалась излучением под углом 23,22, рассчитанном по формуле (1).

Режимы фотохимической обработки и освещения.

1. Сушка слоя фоторезиста при 85 С в течение 15 мин.

2, Экспозиция 350 мДж/см .

3. Проявление в проявителе ПП-1 в течение

20 с при 21 С и разбавлении проявителя 1;1.

4, Промывка дисциллированной водой.

После нанесения, отражающего покрытия Al толщиной 900 А производилось измерение дифракционной эффективности изготовленной решетки.

На фиг,2 (кривая 7 и 8) приведены кривые распределения дифракционной эффективности в + 1 и — 1 порядках дифракции изготовленной голограммной дифракционной решетки. Несимметричность формы профиля штриха подтверждается различием энергии в +1 и — 1 порядках дифракции, 10 равления областью максимальной

15 концентрации энергии и расширение клас20

Измерения дифракционной эффективности . проводились в автоколлимационной схеме, угол отлонения от автоколлимации 6 . Анализируя график дифракционной эффективности изготовленной дифракционной решетки (фиг.2, кривые 2, 3), можно также отметить что длина волны максимума дифракционной эффективности А практически не отличается от длины волны освещающего излучения, т.е. A,,A — Х

Таким образом, изобретение обладает рядом преимуществ по сравнению с прототипом — это расширение возможности упса изготавливаемых голограммных концентрирующих дифракционных решеток.

Формула изобретения

Способ изготовления голографических дифракционных решеток с несимметричной формой профиля штрихОв, включающий изготовление исходной рельефно-фазовой отражательной дифракционной решетки, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения возможности управления областью максимальной концентрации энергии и класса изготавливаемых голограммных ре- :. шеток, на поверхность исходной рельефнофазовой отражательной дифракционной решетки, выполненной с симметричной формой профиля штрихов, дополнительно наносят светочувствительный слой, на котором производят регистрацию интерференционной картины путем освещения исходной дифракционной решетки потоком монохроматического излучения, направленным к поверхности подложки под углом

90 — o, причем а определяют из выражения а = arcsin (il v m/2), где т и m— соответственно частота штрихов и порядок дифракции исходной рельефно-фаэовой дифракционной решетки; ). — длина волны монохроматического излучения, соответствующая заданной области максимальной концентрации энергии, дифрагированной в

m-й порядок дифракции, и проводят фотохимическую обработку дополнительного светочувствительного слоя.

1656484 ао

Раг б

Составитель Е,Халатова

Редактор А.Долинич Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор С.Шевкун

Заказ 2050 Тираж 340 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