Способ изготовления рельефных голограмм со ступенчатым профилем полос

(19) (11) С 03 Н 1/08 ГОСУД ПО ДЕ Т 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР изОБРетений и ОткРытий ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ У 7, Л,Р. Гайну , Мустафин, Стрельников ди ие среды для Н.И. Кириллова Л., "Наука",1 де арЬдс ГаЬ- оппппдсайд - -235 (продсз ЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЛЬСО СТУПЕНЧАТЫМаключающийся в том АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) 1. Регистрирующголографии. Под ред.и В.А. Барачевского.1975, с. 18-19.2. Аигда 1,. РЬоогдсайьоп свдп Ед 1 щ "Оопв", 1972,ч.5, В 4,тотип).54)(57) СПОСОБ ИЕФНЬИ ГОЛОГРАММПРОФИЛЕМ ПОЛОС; з что на подложку наносят рабочий изащитный слои, а затем формируютрельеф путем избирательного удаленияслоев, наносят следующий защитныйслой и операции избирательного удаления слоев и нанесения следующегозащитного слоя последовательно повто.ряют до достижения требуемого числауровней рельефа, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощенияпроцесса изготовления голограмм ссохранением их высокой дифракционной эффективности, дополнительноперед нанесением защитного слоя после каждого очередного этапа удаления слоев, кроме последнего, наносятрабочий слой, а травление каждыйраз осуществляют до подложки,,Изобретение относится к областиоптического приборостроения, а более конкретно - к технологии изготовления синтезированных голограмм, которые используются в качестве фокусирующих и коррегирующих оптическихэлементов в оптических устройствахразличного назначения,Известен способ изготовления рельефных голограмм путем отбеливания 10амплитудной оптической голограммы 1 .Недостатком такого способа является необходимость формирования призаписи голограммы реального светово.го поля, что не всегда возможно, 15Наиболее близким к изобретениюявляется способ изготовления рельефных голограмм со ступенчатым профилем полос. На подложку Я наносятрабочий ЯО и защитный (позитивный 20фоторезист) слои, а затем формируютрельеф путем избирательного удаления слоев, наносят следующий защитный слой, и операции избирательногоудаления слоев и нанесения следующего защитного слоя последовательноповторяют до достижения требуемогочисла уровней рельефа2 .,Недостатком известного способаявляется сложность его осуществле-, З 0ния ввиду необходимости примененияпроцесса экспонирования слоя фоторезиста через амплитудные маски, отточности и качества изготовления которых зависит качество получаемойголограммы. Процесс изготовления масок является весьма трудоемким. Кроме того, согласно этому способу глубина травления рабочего слоя контролируется по времени (косвенно), чтотребует высокой стабильности параметров (температуры производственного помещения, концентрации растворов и т.п.). Отклонение высоты профиля голограммы от заданной величины 45ведет к уменьшению дифракционнойэффективности получаемой голограммы.Целью изобретения является упрощение процесса изготовления рельефныхголограмм со ступенчатым профилемполос при сохранении их высокой дифракционной эффективности.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу изготовления рельефных голограмм со ступенча тым профилем полос, по которому на подложку наносят рабочий и защитный слои, а затем формируют рельеф путем избирательного удаления слоев, наносят следующий защитный слой и операции избирательного удаления слоев и нанесения следующего защитного слоя последовательно повторяют до достижения требуемого числа уровней рельефа, дополнительно перед нанесением зищитного слоя после каждого очередного этапа удаления слоев, кроме последнегонаносят рабочий слой, а травление каждый раз осуществляют, до подложки.Толщины слоев выбирают нз условиягде д, й - толщина рабочего и защитного слоев соответветственно, при этомДД фи , п - показатели преломленияматериалов рабочего изащитного слоев соот. -ветственно;Х - длина световой волны;Й - число уровней профиляполосы голограммы.На фиг. 1-6 показана структура для изготовления двухуровневой (бинарной) голограммы; на фиг. 7-9 - структура для изготовления трехуровневой голограммы.Способ реализуют следующим образом.На подложку 1 наносится двухслойное покрытие, состоящее из рабочего 2 и защитного 3 слоев (фиг. 1), толщину слоев выбирают в соответствии с Формулойс 1 (п 1) + д (п 1)Хпри этом для бинарной голограммы число уровней Ы =. 2. Затем механическим способом, например с помощью алмазного резца, осуществляется удаление в полосах голограмм защитного и части рабочего слоев (фиг. 2), При этом каждую полосу (кольцо) голограммы выполняют в виде группы прорезанных полосок (колец) с постоянной шириной и шагом следования, причем ширина каждой полоски (кольца) больше шага следования этой же полоски (кольца), Оставшийся в полосах рабочий слой удаляется путем травления его до поверхности подложки травителем, к действию которого устойчив защитный слой. В результате этих операций получается рельефная голограмма с двухуровневым (бинарным) профилем полос (фиг. 3).Для изготовления голограммы с5 трехуровневым профилем полос толщину рабочего 2 и защитного 3 слоев (фиг. 4) выбирают из того же уровня, что и для двухуровневой голограммы, подставляя в него число 1 О уровней И = 3. Весь процесс повторяют еще один раз (Фиг. 4-9).Для получения голограммы с М-уровневым профилем полос весь процесс изготовления повторяют Мраз, 15 изменяя лишь ширину удаляемой полосы (фиг. 1) защитного и части рабочего слоя, исходя из того, что все Нступеней в каждой полосе И-уров- невой голограммы имеют либо равную 20 ширину, либо она может изменяться по определенному закону, учитываемому при расчете голограммы.Предлагаемым способом могут быть изготовлены как отражательные, так 25 ,и пропускающие голограммы, причем пропускающие голограммы можно изготовить либо используя в качестве защитного и рабочего слоев прозрачные материалы, либо получением копии рель ефа с голограммы, у которой в качестве защитного и рабочего слоев использовались непрозрачные материалы. Копирование производят на прозрачном материале, например полиэфирной смоле холодного отверждения. В случае использования копирования на смоле, формула, но которой определяют толщину защитного и рабочего слоев, принимает вид 40В(п)где Й = Й 4 + Й - суммарная толщинарабочего и защитного слоев; 45 и - показатель преломления полиэфирной смолы.Если голограмма предназначена для использования в отраженном свете, то после изготовления ступенчатого профиля на нее дополнительно наносят отражающее покрытие, а формула, по которой определяется толщина защитного и рабочего слоев с учетом условия и = и, = -1, принимает вид2 2 ДПредлагаемый способ открывает возможность достижения постоянства дифракционной эффективности голограмм, используемых в световых пучках с большой угловой апертурой. В этом случае для обеспечения постоянства разностей оптических путей в соседних полосах голограммы, рабочий и защитный слои необходимо наносить переменной толщины, что позволяет скомпенсировать изменение разности оптических путей, при изменении угла падения луча на голограмму.Таким образом, могут быть изготовлены голограммы, предназначенные для использования в качестве корригирующих и образцовых оптических элементов в голографических интерферометрах при контроле качества оптических элементов и систем (в том числе и асферической оптики). Особый практический интерес представ ляет применение рельефных синтезированных голограмм в качестве пробных стекол, где требуется одновременно высокая дифракционная эффективность (не менее ЗОБ) и значительные величины световых диаметров (130 мм и более).141373 Фиг,4 Составитель В. Аджалованова Техред С.Легеза дакто ПодписноСССР Заказ д. 4/ ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,ил 3/35 Ти ВНИИПИ Государпо делам изо 13035, Москва,ж 448венного комитеетений и откры35, Раушская н 3 2 1 8 2 оррехтор И. Самборска