Прозрачный материал для электронно-лучевого формирования в нем рефракционных интегрально-оптических элементов и структур

(51)5 С 03 С 23/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ИДЕТЕЛ ЬСТВУ ВТОРС КОМ ические1 жно создать канальные оноводы, а также конструк ове,(21) 4896483/10(54) МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ФОРМИРОВАНИЯ В НЕМ РЕФРАКЦИОННЫХ ИНТЕГРАЛЬНО-ОПТИЧЕСКИХЭЛЕМЕНТОВ Изобретение относится к технике формирования в твердых прозрачных средах оптических и интегрально-оптических элементов и структур методом локального изменения показателя преломления под действием электронного пучка, а также к технике записи на прозрачном носителе оптически воспроизводимой инфорамции пу- тем создания в носителе оптического фазового изображения,Известно, что в плавленом кварце облучением электронами с энергией 15 кэВ можно сформировать локальные приповерхностные области с повышенным по сравнению с матрицей показателем преломления. Среднее по глубине относительное увеличение показателя преломления дп/и = 0,4% достигается при дозе облучения - 1,3 10 электрон/см, причем в плавленом кварце2 2(57) Область использования: приборостроение, изготовление оптич, и интегрально-оптич, элементов и конструкций в прозрачных средах. Сущность изобретения: применяют оксидное фосфатное лазерное стекло, содержащее катионы-модификаторы Йа или К, при следующем соотношении компонентов, мол,%; Р 205 - 45-38, Ме 20 - 20-35, В 20 з - 20 - 5, М 90 - 10 - 25, где Ме = К или Ка, в качестве прозрачного материала для электронно-лучевого формирования в нем интегрально-оптич. элементов и структур, основанных на рефракции света. При воздействии электронным пучком с энергией 3 - 30 кэВ и при дозе поглощенных электронов более 6 10 электронов/см, су 17щественно увеличивается показатель преломления указанного стекла. Плавленный кварц, как материал дляэлектронно-лучевого формирования в нем ффрефракционных элементов, обладает следующими недостатками: высокая доза об- Ьлучения, необходимая для получения ф 0достаточного для указанных,.целей изменения показателя преломления, высокаястоимость исходного материала, обусловленная в числе других факторов высокойтемпературой варки стекла и сложностьюего.очистки, высокая трудоемкость и, следовательно, стоимость процесса изготовлениятонких оптических гладких пластин, необхо-,димых для интегрально-оптических устройств,Целью изобретения является повышение чувствительности материала к электронно-лучевому воздействию,Цель достигается применением фосфатного лазерного стекла, содержащего катионы-модификаторы Ка или К, приследующем соотношении компонентов,мол.%:Р 205МеОВгОзМдОгде Ме- К или Ма.Сверх этого основного состава в стекломогут входить в обычных небольших количествах (- 1%) в качестве примеси ионы редкоземельных элементов, делающие стеклолазерной активной средой, Они физическине влияют на радиационные свойства стекол, 20Применение фосфатных стекол указанного выше состава по новому назначениюстало возможным благодаря эффекту, заключающемуся в том, что при энергии3 - 30 кэВ и дозе поглощенных электроновб 10 эл/см остросфокусированный электронный пучок производит вфосфатных стеклах физико-химические изменения, приводящие к существенному увеличению их показателя преломления, 30В указанном узком интервале концентраций стекла сохраняют практически одинаковую способность изменять показательпреломления под воздействием электронного пучка, что было установлено с помощью интерференционно-микроскопических измерений, Также было установлено, что электронное облучение изменяет не только показатель преломлениястекла, но и его коэффициент вторичной 40эмиссии электронов, что дает возможностьпроизводить не только оптическое, но иэлектронно-лучевое воспроизведение записанной на таком стекле информации,Перед использованием стекла по новому назначению его поверхность покрывается вспомогательной тонкой (- 1000 А)электро- и теплопроводящей пленкой металла (например, Ао, А 1), которая после электронно-лучевой обработки может быть при 50необходимости снята механическим или химическим путем.П р и м е р. Оптически полированныйобразец стекла состава 0,4 Р 205 - О,ЗКзО -0,2 МдО - 0,1 В 20 з локально облучают электронным пучком диаметром 3 мкм при энергии электронов 25 кэВ и д 2 озе поглощенныхэлектронов 2 10 эл/см, плотность погло 18щенного образцом тока пучка составляет1,3 А/см, скорость перемещения пучка погобразцу - 100 мкм/мин, В процессе облучения разогрев стекла под пучком не превышает 80 О, Оптическое изображениеполучают в режиме фазового контраста "напросвет", Облученная область характеризуется измененным по сравнению снеоблученной матрицей показателем преломления, Для данного образца при дозепоглощенных электронов 2 10 эл/смсреднее относительное увеличение показателя преломления, определенное с помощью интерференционно-оптическогомикроскопического метода "расщепления",составило дп/и = 1,2/о.Относительное усредненное по облученной области изменение показателя преломления в фосфатных стеклах указанногосостава при локальном электронном воздействии в 2 - 5 раз выше, чем у плавленогокварца, и достигается при дозах в5 разменьших.Техническое решение существенно расширяет круг оптических стекол, показательпреломления которых эффективно трансформируется электронным пучком, В этоткруг вводятся стекла, которые могут бытьсделаны оптически активными введениемсоответствующих элементов-добавок (редкоземельные элементы).Внедрение в практику прозрачных оптических материалов, показатель преломления которых может быть эффективноувеличен электронным пучком, позволитразвить способы изготовления элементовинтегральной оптики, основанные на внешних воздействиях на однородные материалы,Формула изобретенияПрименение оксидного фосфатного лазерного стекла, содержащего катионы-мо.дификаторы Ма или К, при следующемсоотношении компонентов, мол,%:Р 205 45-38МегО 20-35В 20 з 20 - 5МдО 10 - 25где Ме-К или йа,в качестве прозрачного материала дляэлектронно-лучевого формирования в немрефракционных ингредиентов интегральнооптических элементов и структур.1765129 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Составитель А,ОрмотТехред М,Моргентал Корректор В.Петраш Редактор Н.Коляда Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 3351 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5