Способ изготовления прозрачных амплитудных дифракционных решеток

 

< и924650

Союз Советскик

Соцнапнстнческик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 29.03.79 (21) 2748107/22-02 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет

Опубликовано 30. 04. 82. Бюллетень М 16

Дата опубликования описания 30. 04. 82 (51) M. Кд.

G 02 В 5/18

С 25 D 11/04 (53) УЙК 621. 357. .8(088.81

Гкударстевеый камитет

СССР ао делам изебретеинв и открытки

С.А. Стрежнев, В. В. Куинджи, а.П. Петров и Jl. А. Функ (72) Авторынзобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОЗРАЧНЫХ АИПЛИТУДНЫХ

ДИФРАЩИОННЫХ РЕ lET0K

Изобретение относится к технологии изготовления оптических элементов, в частности дифракционных решеток, и может быfb использовано в оптико-механической промышленности при изготовлении прозрачных амплитудных дифракционных решеток, например, для дифракционных интерферометров, измерительных решеток и т.д.

Известно использование электрохимического оксидирования напыленного алюминия в 0,54-ном растворе двузамещенного фосфата аммония в процессе изготовления фазовых отражательныхдифракционных решеток перед их копированием для защиты решеток от коррозии Г11.

Однако указанный способ не позволяет изготавливать прозрачные амплитудные дифракционные решетки в свяаи с тем, что перед нанесением слоя алюминия на стеклянную подложку наносят слой титана толщиной 1000о

2000 А, при этом практически исключается получение прозрачных участков

Способ не определяет режимы проведения операций нанесения слоя алюминия и его оксидирования, поскольку . для защиты решеток толщина слоя алюминия и окисной пленки является не столь критичной, как для получения прозрачных элементов штрихов амплитудных решеток.

Наиболее близким к предлагаемому

10 по технической сущности является способ изготовления прозрачных амплитудных дифракционных решеток, включающий нанесение вакуумной металлизацией слоя алюминия на полирован15 ную стеклянную подложку, формирование штрихов треугольного профиля в слое алюминия и образование прозрачных участков на дне каждого штриха путем химического травления в растворе,содержащем 0,5 КМп0 и 20 смм ЧаЯО при

20-60 С $2$.

При травлении дно штрихов постепенно расширяется, образуя прозрач3 924 ную часть штриха, а его вершина остается непрозрачной. Однако при травлении края прозрачных штрихов получаются неровными из-за неоднородности структуры и состава алюминиевого слоя.При больших размерах решеток практически невозможно получить по всей ширине решетки одинаковые размеры прозрачных участков штрихов, в особенности для решеток с малым соотношением ширины прозрачных участков штрихов к периоду,из-за различия в температуре и концентрации раствора и условий его циркуляции по поверхности решетки.

Цель изобретения - повышение точности изготовления решеток.

Указанная цель достигается тем,что в способе изготовления прозрачных амплитудных дифракционных решеток образование прозрачных. участков на дне каждого штриха осуществляют электрохимическим оксидированием в 0,5i-ном растворе двузамещенного фосфата аммония при напряжении, определяемом по формуле

3 где U - напряжение, В;

Я - заданная ширина прозрачных участков штрихов,мкм; с4. и с - углы наклона граней штрихов к поверхности подложки, град.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

В слое алюминия, нанесенном вакуумной металлизацией на полированную подложку из стекла на делительной машине, формируют штрихи треугольного профиля с заданным значением углов (oL и clg) наклона граней штрихов к поверхности подложки. При этом толщина слоя алюминия выбирается равной глубине штрихов и составляет, например, 2,5 мкм. Нагрузку на алмазный резец подбирают так, чтобы глубина погружения резца при формировании штрихов ограничивалась поверхностью подложки. Затем по вышеуказанной формуле определяют напряжение и осуществляют электрохимическое оксидирование в 0;53-ном (ИБ ) НРО .

В результате окисления слоя алюминия при оксидировании на поверх= 0,34 мкм.

SiIl 04 S1I052

И= 7145

650 4 ности решетки создается прозрачный окисный слой. При этом на дне штрихов образуются прозрачные участки шириной S. Заданное соотношение между прозрачными и непрозрачными участками штрихов по ширине решетки достигается за счет равномерного окисления слоя алюминия при оксидировании.

Наиболее широко используются проз10 рачные амплитудные дифракционные решетки, имеющие 75 и 100 штрихов на

1 мм, для преобразования теневых интерференционных приборов в дифракционные интерферометры. Период таких

>5 решеток равен 13,3 мкм и 1О мкм. Ширина прозрачных участков составляет

0,1-0,2 от периода решетки, т.е. в пределах: для 75 штр/мм - 1,33 и

2,66 мкм; 100 штр/мм — 1 и 2 мкм. щ Примеры реализации предлагаемого способа приведены в таблице, в которой указаны величины напряжений оксидирования, при которых получают амплитудные .решетки с заданными ха25 рактеристиками.

I °

Нижний и верхний пределы углов

15-30 наклона граней штрихов к поверхности решетки ограничиваются для

9 указанного типа решеток технологическими причинами, так как в интервале этих углов более правильно выполняется профиль штрихов решеток.

Напряжение оксидирования точно соответствует параметрам профиля штрихов исходных решеток и заданной ширине прозрачных участков штрихов. Время оксидирования тем больше, чем больше напряжение оксидирования. Наибольшее время оксидирования находится в пределах 10 мин. Окончание процесса оксидирования определяется полным прекращением тока через полученную оксидную пленку. Оксидная пленка при 5 этом создается такой толщины, которая необходима для получения заданной ширины прозрачных участков штрихов. Толщина оксидной пленки может быть определена следующим образом.

Отношение толщины пленки окиси алюминия к напряжению составляет

14 А /В или 714 В/мкм и приведенная формула выведена с использованием отношения 14 А /B. Так, для примера

12 в таблице толщина пленки окиси

246 В алюминия составляет

5 92 }650 6

Таким образом, изобретение обеспе. верхности решетки и тем самым обрачивает повышение точности изготовле- зования прозрачных участков на дне ния прозрачных амплитудных дифрак- каждого штриха с точностью, достиционных решеток за счет равномер- гаемой при нарезании отражающих реного окисления слоя алюминия по по- 5 шеток на делительной машине.

Углы наклона граней штрихов, град

Ширина прозрачного участка штриха, мкм

Число штрихов на 1 мм

Пример

Напряжеwe оксидирования, В

115

25

122

20

151

25

178,5

30

186

244

20

302

25

8 75 1 33

123

15

162

20

9 75 1,33

10 75 1,33

200, 6

25

237

30

75 1 33

246

12 75 2,66

Формула изобретения при напряжении, определяемом по формуле

sin e . sin wz.

siи Ос,}+ sin ì1

Способ изготовления прозрачных амплитудных дифракционных решеток, включающий нанесение вакуумной металлизацией слоя алюминия на полированную стеклянную подложку, формирование штрихов треугольного профиля в слое алюминия и образование прозрачных участков на дне каждого штриха, отличающийся тем, что, с целью повышения точности изготовления решеток, образование прозрачных участков на дне каждого штриха осуществляют электрохимическим оксидированием в 0,53-ном растворе двузамещенного фосфата аммония

45

ВНИИПИ Заказ 2813/64 Тираж 516 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä,óë.Ïðoåêòíàÿ, 4

100 1

100 1

100 1 100 2

100 2

100 2 где U — напряжение В

S — заданная ширина прозрачных участков штрихов мкм }-,} и у2 = углы наклона граней штрихов к поверхности подложки, град.

Источники информации, 50 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

}} 239745, кл. G 02 В 5/18, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР и 141643, кл. G 02 В 5/18, 1960.