Дифракционная решетка



Дифракционная решетка
Дифракционная решетка
Дифракционная решетка
Дифракционная решетка
Дифракционная решетка
Дифракционная решетка
Дифракционная решетка
Дифракционная решетка

 


Владельцы патента RU 2541495:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Казанский физико-технический институт им. Е.К. Завойского Казанского научного центра Российской Академии наук (КФТИ КазНЦ РАН) (RU)

Изобретение может быть использовано, в том числе, для введения в тонкопленочные волноводы лазерного излучения или фильтрации в волноводе оптического сигнала, для исследования и контроля напряжений деформаций тонкого слоя на поверхности твердого тела методом муаровых картин, как тонкопленочный температурный сенсор при постоянном или импульсном режиме нагрева материалов в агрессивных средах. Дифракционная решетка для видимого диапазона содержит подложку с внедренной в ее поверхность дифракционнной периодической микроструктуой, элементами которой являются области, подвергнутые ионному облучению и характеризуемые другой диэлектрической проницаемостью относительно материала подложки. Подложка выполнена из оптически прозрачного диэлектрического или полупроводникового материала. Дифракционная периодическая микроструктура содержит ионно-синтезированные металлические наночастицы, диспергированные в приповерхностной области подложки на толщине слоя от 20 до 100 нм при концентрации металла 3·1020-6·1022 атомов/см3. Технический результат - улучшение контраста и возможность использования как для отраженного, так и для проходящего света. 8 ил.

 

Изобретение относится к оптике, а именно к устройствам дифракционных решеток, выполненным на поверхности оптически-прозрачных материалов. На практике такие решетки могут быть использованы:

- в элементах оптической коммуникации для введения в тонкопленочные волноводы лазерного излучения или фильтрации в волноводе оптического сигнала (решетки Брегга) [1];

- для исследования и оптического контроля напряжений деформаций тонкого слоя на поверхности твердого тела методом муаровых картин [2];

- как тонкопленочный температурный сенсор при постоянном или импульсном режиме нагрева материалов в агрессивных средах [3] и др.

Известно устройство, выбранное в качестве аналога, выполненное в виде дифракционной решетки изготовленное из плоской прозрачной подложки и нанесенной на нее оптически непрозрачной пленки, имеющей кольцеобразную полупрозрачную зону, состоящую из чередующихся концентрических штрихов (патент РФ №2226284, опубликовано 27.03.2004).

Недостатком аналога является то, что в такой дифракционной решетке имеются непрозрачные области, что существенно снижает ее пропускную способность.

Известна дифракционная решетка [4], выполненная на поверхности подложки из монокристаллического кремния, структура элементов которой сформирована с помощью имплантации ионами фосфора через поверхностную маску.

В качестве маски использовалась тонкая металлическая сетка с размерами ячейки 40 мкм. Энергия (40 кэВ) и доза имплантации (3.12·1015 ион/см2) были выбраны таким образом [4, 5], чтобы аморфизованный слой кремния, полученный в результате облучения, начинался непосредственно от поверхности образца. В результате этого на поверхности формируются аморфные ячейки, ограниченные сеткой монокристаллического кремния. При освещении такой решетки непрерывным лучом гелий-неонового лазера (длина волны 632.8 нм) наблюдается дифракционная картина, интенсивность которой зависит от разности оптических характеристик имплантированных и не имплантированных областей кремния.

Эта дифракционная решетка [4] является наиболее близкой к заявляемому техническому решению и поэтому выбрана в качестве прототипа.

Недостатками прототипа являются:

- дифракционные решетки, изготовленные на кремниевых подложках, непрозрачных в видимой области, можно использовать только на оптическое отражение;

- как отмечают сами авторы [4], дифракционная эффективность этих решеток относительно низкая за счет малого контраста в коэффициентах отражения (ΔR) монокристаллического и аморфизованного кремния, в частности, на длине волны излучения лазера 632.8 нм. Коэффициенты отражения для аморфного и монокристаллического кремния на данной длине волны составляют 45 и 38% соответственно, а контраст ΔR=7% [6].

Решаемая техническая задача в заявляемом изобретении заключается в создании дифракционной решетки с улучшенным контрастом и возможностью использования, как для отраженного, так и для проходящего света.

Поставленная задача в предлагаемом техническом решении в дифракционной решетке для видимого диапазона, содержащей подложку с внедренной в ее поверхность дифракционнной периодической микроструктуой, элементами которой являются области, подвергнутые ионному облучению и характеризуемые другой диэлектрической проницаемостью относительно материала подложки, достигается тем, что подложка выполнена из оптически прозрачного диэлектрического или полупроводникового материала, а дифракционная периодическая микроструктура содержит ионно-синтезированные металлические наночастицы, диспергированные в приповерхностной области подложки на толщине слоя от 20 до 100 нм при концентрации металла 3·1020-6·1022 атомов/см3.

На фиг.1 показан чертеж в изометрии тонкопленочной дифракционной решетки (изделия) содержащей: 1 - оптически-прозрачную подложку; 2 - имплантированные ячейки; 3 - необлученные перегородки между ячейками.

На фиг.2 показано рассчитанное распределение имплантированной меди по глубине в кварцевом стекле, при энергии облучения 40 кэВ.

На фиг.3 показаны спектры оптического пропускания необлученного (а) и (б) кварцевого стекла с ионно-синтезированными наночастицами меди.

На фиг.4 показано АСМ-изображение поверхности SiO2 с наночастицами меди, синтезированными с помощью ионной имплантации.

На фиг.5 показано изображение, полученное на сканирующем электронном микроскопе, микроструктурированного кварцевого стекла (дифракционной решетки), имплантированного ионами меди через поверхностную маску.

На фиг.6 показан спектр оптического отражения натриево-кальциевого силикатного стекла и стекла с ионно-синтезированными наночастицами серебра.

На фиг.7 показан спектр оптического отражения сапфира и сапфира с ионно-синтезированными наночастицами золота.

На фиг.8 показано изображение картины дифракционного рассеяния, полученное на экране при отражении от микроструктурированного кварцевого стекла с ионно-синтезированными наночастицами меди, зондируемого гелий-неоновым лазером.

Рассмотрим способ изготовления дифракционной решетки на конкретных примерах. Условием изготовления дифракционной решетки является формирование на поверхности исходной подложки элементов заданной структуры дифракционной решетки путем ионной имплантации через поверхностную маску, при этом ионную имплантацию осуществляют ионами металла с энергией 5-1100 кэВ, дозой облучения, обеспечивающей концентрацию вводимых атомов металла в облучаемой подложке 3·1020-6·1022 атомов/см3, плотностью тока ионного пучка 2·1012-1·1014 ион/см2с в оптически-прозрачную диэлектрическую или полупроводниковую подложку.

На фиг.1 показан в изометрии чертеж тонкопленочной дифракционной решетки (изделия) для видимого диапазона, содержащей оптически-прозрачную подложку 1 выполненную из оптически прозрачного диэлектрического или полупроводникового материала с внедренной в ее поверхность дифракционной периодической микроструктурой, элементами которой являются области, подвергнутые ионному облучению - имплантированные ячейки 2 и характеризуемые другой диэлектрической проницаемостью относительно материала подложки 1, где дифракционная периодическая микроструктура имплантированных ячеек 2 содержит ионно-синтезированные металлические наночастицы, диспергированные в приповерхностной области подложки 1 на толщине слоя от 20 до 100 нм при концентрации металла 3·1020-6·1022 атомов/см3. Необлученные перегородки 3 находящиеся между имплантированными ячейками 2 имеют туже диэлектрическую проницаемость, что и оптически-прозрачная подложка 1 (для справки).

Пример 1.

Дифракционная решетка изготовлена на поверхности подложки, структура элементов которой сформирована с помощью ионной имплантации на ускорителе ИЛУ-3 через поверхностную маску, в качестве которой использовалась тонкая металлическая сетка с размерами ячейки 40 мкм, причем имплантация выполнена ионами металла - Cu+ с энергией E=40 кэВ, дозой облучения, D=5.0·1016 ион/см2, обеспечивающей концентрацию вводимых атомов металла в облучаемой подложке (2.0·1022 атомов/см3), плотностью тока в ионном пучке J=3·1013 ион/см2 с в оптически-прозрачную диэлектрическую подложку, кварцевое стекло - SiO2 фирмы Heraeus.

Моделирование концентрационных профилей распределения имплантированной меди с энергией 40 кэВ в кварцевое стекло по глубине с помощью компьютерного алгоритма DINA [7] (фиг.2) показало, что в приповерхностном имплантированном слое стекла происходит накопление атомов меди, приводящее к зарождению и росту металлических наночастиц. Общая толщина имплантированного слоя с наночастицами меди, а следовательно, и толщина формируемой дифракционной решетки в SiO2 не превышает 40 нм.

На фиг.3 приведены экспериментальные спектры линейного оптического пропускания для исходного SiO2, а также имплантированного ионами меди (Cu:SiO2), измеренные на двухлучевом спектрометре Hitach-330. Как видно из фигуры, в отличие от исходной матрицы SiO2, имплантированный образец Cu:SiO2 характеризируется наличием в видимой области спектра селективной полосы поглощения с максимумом ~ 585-590 нм. Данная полоса указывает на формирование в SiO2 наночастиц меди, и она обусловлена проявлением эффекта поверхностного плазменного резонанса в металлических наночастицах [8]. Наличие плазменного резонанса в сформированных наночастицах меди приводит к высокому контрасту (ΔR=18%) в коэффициентах между областью кварцевого стекла с наночастицами (R=22% на длине волны 632.8 нм) и неимплантированным стеклом (R=4%). В то же время, сформированная структура является оптически прозрачной в отличие от дифракционной решетки на кремниевой основе.

Изображение, полученное на атомно-силовом микроскопе - Интегра-Аура НТ-МДТ, (АСМ-изображение) поверхности SiO2 в области стекла, не покрытого сетчатой маской, после имплантации ионами меди приведено на фиг.4. В отличие от ровной поверхности необлученного стекла, шероховатость которого не превышала 1 нм, морфология локальной области имплантированного образца, как это видно из фиг.4, характеризуется наличием полусферических выступов, которые, как было показано ранее, соответствуют синтезированным металлическим наночастицам на поверхности SiO2 [9].

Поверхностные микроструктуры на имплантированном ионами меди через маску SiO2, наблюдаемые на сканирующем электронном микроскопе FEI Quantum 400-F (СЭМ), приведены на фиг.5. Как видно из фигуры, вся поверхность образца представляет собой упорядоченную решетку с ячейками размером 40 мкм, которые сформированы ионным травлением при имплантации кварцевого стекла ионами меди в заданном режиме. При этом квадратная область ячеек представляет собой ионно-облученный SiO2, т.е. структуру стекла с наночастицами меди, наблюдаемыми на фиг.4, характеризуемыми селективным плазменным пропусканием (фиг.3). Стенки между квадратными ячейками решетки состоят из необлученного кварцевого стекла. Дифракционная решетка, показанная на фиг.5, сформирована в точности с заданным чертежом, изометрическое изображение которого приведено на фиг.1.

Поскольку известно, что имплантация ионов металла в стекло приводит к увеличению его показателя преломления вплоть до ~1.7-1.9 для видимой области спектра (особенно на частотах плазменного резонанса металлических наночастиц) [10], то очевидно, что в результате имплантации кварцевого стекла через маску формируется микроструктура с периодически-изменяемым распределением оптических констант материала, т.е. между ячейками решетки и ее стенками (nSiO2=1.5).

Таким образом, сформированная имплантацией микроструктура с периодически изменяемым показателем преломления (диэлектрической проницаемостью) представляет тонкопленочную дифракционную решетку.

Пример 2. В качестве подложки используется коммерческое натриево-кальциевое силикатное стекло итальянской фирмы SocietaItaliana Vetro, с однородным по объему образца содержанием химических компонент 70% SiO2, 20% Na2O, 10% CaO. Данное стекло характеризуется высокой оптической пропускательной способностью (около 90%) в широком спектральном диапазоне от 350 до 900 нм.

Имплантация проводится однозарядными ионами Ag+ с энергией E=60кэВ, дозой D=3·1016 ион/см2 (2.2·1022 атомов/см3) и плотностью тока в ионном пучке.J=3.2·1013 ион/см2с. Остальные технологические операции и режимы ионной имплантации, связанные с облучением через поверхностную маску, такие как и в примере 1.

Спектр отражения синтезированного образца, измеренный на оптическом спектрометре Hitachi-330, приведен на фиг.6. В результате ионной имплантации стекла в спектре композиционного материала появляется селективная полоса плазменного отражения с максимумом вблизи 495 нм, соответствующая ионно-синтезируемым наночастицам серебра.

Как следует из спектров на фиг.6, сформированный композиционный слой характеризуется заметно более высоким отражением на длине волны излучения лазера 632.8 нм (23%) по сравнению с необлученным стеклом (8%). Это указывает на наличие высокого контраста в коэффициентах отражения между ними (ΔR=15%), требуемого для функционирования дифракционной решетки. При этом имплантированный ионами серебра образец остается оптически прозрачным.

Пример 3. В качестве подложки используется монокристаллический сапфир (Al2O3), характеризующийся высокой прозрачностью, (около 90%) в широком спектральном диапазоне от 200 до 4500 нм.

Имплантация проводится однозарядными ионами Au+ с энергией E=160 кэВ, дозой D=1·1017 ион/см2 (1·1021 атомов/см3) и плотностью тока в ионном пучке J=3.5·1013 ион/см2с. Остальные технологические операции и режимы ионной имплантации, связанные с облучением через поверхностную маску, такие как и в примере 1.

Спектр отражения синтезированного образца, измеренный на оптическом спектрометре Hitachi-330, приведен на фиг.7. В результате ионной имплантации стекла в спектре композиционного материала появляется селективная полоса плазменного отражения с максимумом вблизи 600 нм, соответствующая ионно-синтезируемым наночастицам золота.

Как следует из спектров на фиг.7, сформированный композиционный слой характеризуется заметно более высоким отражением на длине волны излучения лазера 632.8 нм (38%) по сравнению с необлученным сапфиром (10%). Это указывает на наличие высокого контраста в коэффициентах отражения между ними (ΔR=28%), требуемого для функционирования дифракционной решетки. При этом имплантированный ионами золота образец остается оптически прозрачным.

При изготовлении дифракционной решетки режимы ионной имплантации по параметрам имеют следующие ограничения, E=5-1100 кэВ, D - должна обеспечивать концентрацию вводимых атомов металла в облучаемой подложке 3·1020-6·1022 атомов/см3, J=2·1012-1·1014 ион/см2с. За границами этих режимов не достигается необходимого технического результата, и качество изготовленных дифракционных решеток не будет соответствовать необходимым требованиям.

Энергия иона E обуславливает величину его среднего проекционного пробега, которое определяет глубину залегания имплантированного иона, а следовательно, толщину модифицированного слоя и дифракционной решетки. Сверху энергия ускорения иона ограничена величиной E=1100 кэВ, поскольку при увеличении данной энергии имплантации требуемые размерные параметры (в первую очередь, толщина) модифицированного слоя начинают превышать значения, необходимые для практического применения тонкопленочных дифракционных решеток [8-10]. Ограничение снизу величиной Е=5 кэВ, согласно нашим экспериментам, связано с тем, что при дальнейшем уменьшении E не удается получить столь крупные элементы структуры решетки, на которых бы наблюдалась дифракция света.

Доза облучения D определяется необходимым количеством атомов металлического вещества, чтобы, во-первых, обеспечить высокий контраст в коэффициентах отражения формируемых элементов дифракционной решетки, т.е. должны быть синтезированы достаточно крупные металлические наночастицы, проявляющие плазменное отражение и поглощение. Это условие, согласно нашим исследованиям зависимости появления сигнала плазменного поглощения у металлических наночастиц от дозы имплантации, выполняется при концентрациях атомов металла в объеме облучаемого материала порядка 3·1020 атомов/см3. Во-вторых, количество внедренной примеси не должно превышать той дозы, при которой начнется слипание растущих металлических наночастиц, приводящее к образованию сплошной металлической пленки, и по нашим оценкам составляет не более 6·1022 атомов/см3.

Плотность тока в ионном пучке J определяет, с одной стороны, время набора дозы имплантации, а с другой стороны степень нагрева облучаемого материала. Экспериментально установлено, что при J=1·1014 ион/см2с температура облучаемой поверхности образца увеличивается до 150°C. Дальнейшее увеличение температуры приводит к ускоренной диффузиии рассасыванию внедренной примеси по глубине образца без образования металлических наночастиц. Облучение с малой плотностью ионного тока нецелесообразно увеличивает время имплантации. Поэтому, минимальная плотность ионного тока ограничена величиной J=2·1012 ион/см2с.

Рассмотрим предлагаемую дифракционную решетку (по примеру 1) в применении. На фиг.8 показана оптическая схема регистрации дифракционной картины от полученной дифракционной решетки. Луч гелий-неонового лазера, как показано стрелками, отражаясь от зеркала, падает на оптически-прозрачную дифракционную решетку (образец Cu:SiO2) и формирует дифракционную картину как при прохождении света через образец, так и на отражение.

Техническим результатом является то, что предлагаемая дифракционная решетка характеризуется повышенным контрастом (ΔR=15-28%) в коэффициентах отражения между ее отдельными элементами. Это улучшает их дифракционную эффективность, а использование в качестве подложки оптически-прозрачных диэлектрических и полупроводниковых материалов дает возможность ее применения как для отраженного, так и для проходящего света.

Список цитируемой литературы

1. Дифракционная нанофотоника. Ред. Сойфер В.А. М.: Физматлид 2011.

2. Галяутдинов М.Ф., Фаррахов Б.Ф., Фаттахов Я.В., Захаров М.В. Динамическая термометрия твердого тела методом оптической дифракции при импульсном облучении / Оптика и спектроскопия 2009. Т.107. №4. С.675-679.

3. Lanin A.V., Butov O.V., Golant K.M. Response of in-fiber Bragg gratings to hydrogen loading and subsequent heat treatment in H2 ambience / Appl. Opt. 2006. V.45. No.23. P.5800-5807.

4. Фаттахов Я.В., Галяутдинов М.Ф., Львова Т.Н., Хайбуллин И.Б. Динамика плавления кремния при облучении мощными импульсами некогерентного света / Оптика атмосферы и океана. 1998. Т.11. №2-3. С.264-268.

5. Фаттахов Я.В., Галяутдинов М.Ф., Львова Т.Н., Хайбуллин И.Б. Формирование двумерной периодической структуры локальных областей плавления кремния при импульсном световом облучении / ЖТФ 1997. Т.67. №12. С.97-99.

6. Stepanov A.L., Bayazitov R.M., Hole D.E., Khaibullin I.B. Annealing of europium-implanted silicon by nanosecond ion-beam pulses / Phil. Mag. Lett. 2001. V.81. No.1 P.29-38.

7. Stepanov A.L., Zhikharev V.A., Hole D.E., Townsend P.D., Khaibullin I.B. Depth distribution of Cu, Ag and Au ions implanted at low energy into insulators / Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. В 2000. V.166-167. P.26-30.

8. Kreibig U., Vollmer М. Optical properties of metal clusters. Berlin: Springer. 1995.

9. Stepanov A.L., Popok V.N. Nanostructuring of silicate glass under low-energy metal-ion implantation / Surf. Sci. 2004. V.566-568. P.1250-1254.

10. Faik A., Alien L., Eicher C., Gagola A., Townsend P.D. Dispersion and luminescence measurements of optical waveguides / J. Appl. Phys. 1983. V.54. P.2597-2601.

Дифракционная решетка для видимого диапазона, содержащая подложку с внедренной в ее поверхность дифракционнной периодической микроструктурой, элементами которой являются области, подвергнутые ионному облучению и характеризуемые другой диэлектрической проницаемостью относительно материала подложки, отличающаяся тем, что подложка выполнена из оптически прозрачного диэлектрического или полупроводникового материала, а дифракционная периодическая микроструктура содержит ионно-синтезированные металлические наночастицы, диспергированные в приповерхностной области подложки на толщине слоя от 20 до 100 нм при концентрации металла 3·1020-6·1022 атомов/см3.



 

Похожие патенты:

Рельефные микроструктуры поверхности могут быть использованы для защиты документов и различных предметов от подделки и подлога. Способ тиражирования образующей узор рельефной микроструктуры поверхности включает стадии: формирования первого слоя (21), имеющего образующую узор рельефную микроструктуру поверхности, на втором слое (22), причем первый слой содержит первый материал, а второй слой содержит второй материал; создания матрицы, включающего копирование микроструктуры первого слоя во второй слой на одной стадии травления; причем первый материал первого слоя и второй материал второго слоя (22), а также условия травления выбирают таким образом, чтобы скорость травления второго слоя (22) была выше скорости травления первого слоя (21); микроструктуру матрицы вводят в контакт с материалом копии так, чтобы микроструктура матрицы воспроизвелась в материале копии с профилем рельефа поверхности, обратным по сравнению с профилем рельефа поверхности матрицы.

Способ может быть использован для изготовления высокоточных и крупноразмерных дифракционных оптических элементов (ДОЭ). Способ включает фокусировку пучка лазерного излучения на поверхность светочувствительного слоя оптической заготовки, приведение ее во вращение, совмещение центра фокусировки пучка лазерного излучения с осью вращения заготовки, выбор точки совмещения центра фокусировки пучка лазерного излучения с осью вращения оптической заготовки за начало отсчета декартовой системы координат устройства позиционирования сфокусированного пучка лазерного излучения, перемещение сфокусированного пучка лазерного излучения по поверхности оптической заготовки в радиальном направлении.

Изобретение относится к технологии создания индикаторов (средств отображения). Индикатор включает в себя одну или более рельефных структур (RS1).

Изобретение относится к слоистым материалам и касается ламинированного материала, имеющего тонкую периодическую структуру, и способа изготовления данного материала.

Изобретение может быть использовано при изготовлении высокоточных дифракционных оптических элементов (ДОЭ), таких как корректоры волнового фронта (аберраций) и дифракционные эталонные линзы для контроля качества оптических поверхностей интерферометрическим методом.

Оптическое устройство может использоваться для защиты от подделки. Оптическое устройство включает в себя рельефно-структурированный слой, содержащий первую и вторую области, первый слой, выполненный из первого материала, имеющего показатель преломления, отличающийся от показателя преломления материала рельефно-структурированного слоя, и покрывающий рельефно-структурный слой, и второй слой, выполненный из второго материала, отличающегося от первого материала, и покрывающий первый слой.

Дифракционная структура содержит множество канавок, скомпонованных для формирования первого дифракционного оптического эффекта. Каждая канавка сформирована множеством рассеивающих и/или дифракционных канавочных элементов, каждый из которых выровнен таким образом, чтобы обеспечивать второй рассеивающий и/или дифракционный оптический эффект с формированием микро- или макроразличимого графического признака.

Изобретение относится к специальным видам печати, позволяющим создавать в теле листового материала оригинальное изображение, защищающее его от подделки. Способ создания на листовом материале изображения, переливающегося цветами радуги, заключается в воздействии на нанесенное на листовом материале изображение световым потоком, отраженным от дифракционной решетки при различных углах ее поворота.

Дифрагирующая излучение пленка имеет поверхность наблюдения и включает упорядоченный периодический массив частиц, включенных в материал матрицы. Массив частиц обладает кристаллической структурой, которая имеет (i) множество первых плоскостей кристалла из упомянутых частиц, которые дифрагируют инфракрасное излучение, где упомянутые первые плоскости кристалла параллельны упомянутой плоскости наблюдения; и (ii) множество вторых плоскостей кристалла из упомянутых частиц, которые дифрагируют видимое излучение.

Изобретение относится к получению изображения в кристаллической коллоидной структуре с помощью актиничного излучения, элементы которого могут быть использованы для маркировки устройств, таких как ценные и удостоверяющие документы.

Настоящее изобретение относится к формированию фазово-контрастного изображения, которым визуализируют фазовую информацию когерентного излучения, проходящего через сканируемый объект. Указанное изображение формируется при помощи фокусирующей дифракционной решётки, канавки которой имеют гладкие стенки и наклонены по отношению друг к другу. Для создания указанных канавок фокусирующих дифракционных решеток используют электромагнитное излучение лазера, которое направляется под углом к поверхности обрабатываемой решётки. После обработки лазером канавки подвергаются травлению для сглаживания их поверхностей. Технический результат - уменьшение образование трапециевидного профиля при проецировании под конкретным углом к оптической оси. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к оптике. Способ изготовления дифракционной решетки заключается в формировании на поверхности исходной подложки элементов заданной структуры дифракционной решетки путем ионной имплантации через поверхностную маску, при этом имплантацию осуществляют ионами металла с энергией 5-1100 кэВ, дозой облучения, обеспечивающей концентрацию вводимых атомов металла в облучаемой подложке 3·1020-6·1022 атомов/см3, плотностью тока ионного пучка 2·1012-1·1014 ион/см2с в оптически прозрачную диэлектрическую или полупроводниковую подложку. Изобретение обеспечивает возможность изготовления дифракционных решеток на поверхности оптически прозрачных диэлектрических или полупроводниковых материалов, характеризуемых повышенным контрастом в коэффициентах отражения между отдельными элементами решетки, что позволит улучшить их дифракционную эффективность и даст возможность использования как для отраженного, так и для проходящего света. 8 ил., 3 пр.

Изобретение относится к дифракционной решетке для видимого диапазона, выполненной на основе полимерных материалов. Дифракционная решетка содержит подложку, выполненную из полимерного материала с дифракционной периодической микроструктурой. В качестве полимерного материала подложки использован несветочувствительный полимер, а сформированная дифракционная периодическая микроструктура содержит ионно-синтезированные металлические наночастицы, диспергированные в приповерхностной области подложки на толщине слоя от 20 до 500 нм при концентрации металла 2.5·1020 - 6.5·1022 атомов/см3. Технический результат заключается в обеспечении возможности дифракционных решёток на основе несветочувствительных типов полимеров с наночастицами различных металлов. 10 ил.

Изобретение относится к способу изготовления дифракционных решеток для видимого диапазона, выполненных на основе полимерных материалов. Способ включает в себя формирование заданной дифракционной периодической микроструктуры на полимерной подложке за счёт имплантации ионов металла с энергией 4-1200 кэВ, дозой облучения, которая обеспечивает концентрацию вводимых атомов металла 2.5·1020 - 6.5·1022 атомов/см3 в облучаемой подложке. В качестве подложки используют несветочувствительный полимер плотностью тока ионного пучка 1.5·1012 - 3.5·1013 ион/см2·с через поверхностную маску. Технический результат заключается в обеспечении возможности изготовления дифракционных решеток для видимого диапазона на основе несветочувствительных типов полимеров с наночастицами различных металлов. 10 ил.

Оптический аутентификационный компонент, видимый при отражении, содержит рельефную структуру, выполненную на подложке с показателем преломления n0, тонкий слой с толщиной от 50 до 150 нм из диэлектрического материала с показателем преломления n1, отличным от n0, нанесенный на рельефную структуру, и слой из материала с показателем преломления n2, близким к n0, инкапсулирующий структуру, покрытую тонким слоем. Структура содержит первый рисунок и второй рисунок, который модулирует первый рисунок, являющийся барельефом, содержащим совокупность граней, форма которых моделирует рельефное изображение рельефного объекта. Второй рисунок является периодической решеткой, которая модулирует первый рисунок так, чтобы после нанесения тонкого слоя и инкапсуляции структуры получить первый цвет под первым углом наблюдения и второй цвет под вторым углом наблюдения путем азимутального поворота компонента. Технический результат - улучшение распознавания и запоминания изображения за счет изменения цвета в зависимости от направления наблюдения и визуального эффекта трехмерного рельефа. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 16 ил.

Защитный элемент содержит прозрачный несущий слой и частично прозрачный отражающий слой, который выполнен на несущем слое. Также элемент содержит прозрачный заполняющий слой, который выполнен на отражающем слое. Причем отражающий слой в области сюжета структурирован таким образом, что он образует несколько частично прозрачных микрозеркал, которые за счет направленного отражения падающего света при взгляде сверху на область сюжета демонстрируют различаемый сюжет. При этом коэффициенты преломления несущего и заполняющего слоя в видимом спектре различаются не более чем на 0,2, чтобы различаемый при рассмотрении сверху сюжет при рассмотрении области сюжета на просвет не мог быть распознан. Технический результат заключается в создании оптически изменяющегося защитного элемента с высокой защитой от подделки с высокой распознаваемостью и улучшенной верификации. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к вариантам защитного оптического компонента с плазмонным эффектом, предназначенного для наблюдения при пропускании. Компонент содержит: два слоя из прозрачного диэлектрического материала, металлический слой, расположенный между упомянутыми слоями из прозрачного диэлектрического материала с образованием двух диэлектрических границ раздела диэлектрик-металл и структурированный для образования, по меньшей мере, на части его поверхности волнообразных элементов, выполненных с возможностью связывания поверхностных плазмонных мод, поддерживаемых упомянутыми границами раздела диэлектрик-металл, с падающей световой волной. При этом волнообразные элементы выполнены в первой зоне связывания в первом главном направлении и, по меньшей мере, во второй зоне связывания, отличной от упомянутой первой зоны связывания, во втором главном направлении, по существу перпендикулярном к первому главному направлению, при этом упомянутый металлический слой является сплошным в каждой из упомянутых зон связывания. Также изобретение относится к защищенному документу и способу получения компонента. Использование настоящего изобретения позволяет легко и безопасно контролировать защитный оптический компонент при пропускании невооруженным взглядом, при этом для неопытного пользователя обеспечивается максимум комфорта и высокая надежность при аутентификации. 5 н. и 15 з.п. ф-лы, 12 ил.

Способ определения пространственного положения объектов обеспечивает облучение объекта через двумерную дифракционную решетку, что обеспечивает образование матрицы смежных оптических каналов. При этом каждому оптическому каналу задают определенное угловое направление. Сигнал в каждом оптическом канале поступает на соответствующий элемент матрицы приемников излучения, а дальность до точки объекта вычисляется в каждом из оптических каналов. При этом в устройстве, реализующем способ, лазерный излучатель снабжен расширителем пучка, за которым установлена двумерная дифракционная решетка. Приемник излучения выполнен в виде матрицы элементов, оптически сопряженных через приемный объектив с дифракционной картиной, а блок управления излучением лазера выполнен в виде модулятора и генератора опорного сигнала, подключенного одновременно к модулятору и процессору. Изобретение обеспечивает повышение быстродействия при формировании облака точек, определяющих угловые координаты и дальность каждой отражающей площадки объекта. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

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. Оптически переменный поверхностный узор образован по меньшей мере локально периодической системой отражающих элементов, действующих, по существу, по законам лучевой оптики и в поверхностной области апериодически смещенных относительно друг друга по своей высоте. Высота отражающих элементов варьируется по поверхностной области согласно распределению псевдослучайных чисел. Технический результат - достижение повышенной степени защиты с одновременным обеспечением ахроматичности изображения и отсутствия наложенных дифракционных узоров. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 17 ил.

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. Причем первую группу периодических решеток наносят в контрольные окна до начала изготовления дифракционной структуры, а последующие группы периодических решеток наносят одновременно с ее изготовлением. Далее измеряют характеристику контрольных меток в виде взаимного смещения первой группы периодических решеток относительно последующих групп периодических решеток. Технический результат заявляемого изобретения заключается в уменьшении погрешности контроля изготовления дифракционной структуры осевых и внеосевых ДОЭ при осуществлении контроля характеристик координатных меток как в радиальном, так и в угловом направлениях. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх