Устройство для изготовления периодических структур

(19) 11) В 27/42 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЭОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ НИЯ(54) У РИОДИЧ (57) И кому и примен СТ ЕС зобрет риборо ение,блонов Устро устат тия шетоктельнозанные тво ССС2,рентного излууч ка, э та.тто ттттутл.цую по цортттттрителя икоторая ус% коге сточни расптиритру 3, ороптическипитую на лтз иентирован ой осп рас каретке 8,струк 1 мали к видетельство СССР С 02 В 27/421)1 т 1420585, кл02.12.86. Вюл, У 2электроники АИ ВССРович, А.В,Романов,и А. В, Богданович1(088.8)свидетельс РС 02 В 27/4 2ТВО ДЛЯ ИВГОТОВЛЕИИЯ ПВСТРУ 1(ТУРение относится к оптичссстроению и может ттайттт например, для изготовлеиткал и диЛракцттоттттых рейство содержит последоваоттлеттттьте и оптически сття,1620972 а = 2 Гс 8(агсзпшЧ),где 40 тановлена с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном штрихам эталонной структуры, а также пер" вый 4 и второй 5 объективы, оптические 5 оси которых совмещены с осью расшири.теля Е, При этом устройство снабжено двумя одномолевыми световодамиб и 7, входные торцы которых расположены в фокальной плоскости объектива 4 на О пути симметричных поряцков дифракции, реализуемой на эталонной структуре 3, Выходные торцы световодов расположены на линии пересечения передней Фокальной плоскости объектива 5 и плоскости,5 перпендикулярной штрихам эталонной структуры и проходящей через совмещенную ось объективов 4 и 5 на одинако вом расстоянии от этой оси, но с проИзобретение относится к оптическому. приборостроению и может найтиприменение, например, для изготовления шаблонов, шкал и дифракционныхрешеток,Целью изобретения является повышение точности изготовления периодических структур путем уменьшения влияния изменения. толщины подложки эталонной,структуры.На чертеже изображена Схема предла гаемого устройства,Устройство содержит источник1 когерентного излучения, расширитель 2 пучка, эталонную структуру 3, объективы 4 и 5, оптическиеодномодовые световоды б и 7, подвижную каретку 8. Позицией 9 обозначеназаготовка со светочувствительным слоем.Расширитель 2 расположен на пути 45 ,ручка от источника 1,излучения. За расширителем 2 установлена оптически связанная с ним эталоннаяструктура 3, которая ориентиравана по нормали к оптической оси расширителя. За эталонной структурой установлен объектив 4, оптическая ось которого совпадает с осью расширителя как и оптическая ось объектива 5, Входные торцы световодов 6 и 7 расположены в Фокаль-55 ной плоскости объектива 4 на пути симметричных порядков дифракции, реализу.мой на этапонной структуре 3. Выходные торцы световодов б и 7 распотивоположной, чем соответствующиевходные торцы, стороны от нее, Приведено соотношение для определения расстояния а между входными торцами световодов б и 7. в зависимости от Фокусного расстояния Г объектива 5, номерш порядков диракции, пространственной частоты у эталонной структуры 3и длины волны источника 1, За объективом 5 на подвижной каретке 8 устайовлена заготовка Э со светочувствительным. слоем, на котором при переме-щении каретки записывается периодическая структура с частотой- Я Гйу .При этом благодаря уменьшению влиянияизменения толщины подложки эталоннойструктуры 3 повышается точность изго/томления структур. 1 ил ложены на линии пересечения переднейФокальной плоскости объектива 5 иплоскости, перпендикулярной штрихамэталонной структуры 3 и проходящейчерез совмещенную ось объективов 4.и 5 на одинаковом расстоянии от этойоси, но с противоположной, чем соответствующиевходные торцы, стороныот нее. Расстояние а между выходнымиторцами световодов определяется соотношением Г " Фокусное расстояние объектива 5;ш - номер порядков дифракции;пространственная частотаэталонной структуры 3;9 - длина волны источника 1 излучения. Зталонная структура 3 размещена на каретке 8, которая установлена с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном штрихам эталонной структуры 3. На подвижной каретке 8 за объективом 5 установлена заготовка 9.Устройство работает следующим обра- зом.Выходящий из источника 1 когерент" ного излучения пучок расширяется расширителем 2 и падает нормально на эталонную структуру 3, Испытав дифракцию на структуре 3, пучок проходит объек1620972 50 2,405 4с7(п-",)т или 2 Ь ( 4,8 мкм. 55Выбираем световод с диаметром сердте о цевины 2 Ь=4 мкм. Для эффективного вводаУВ излучения в световод необходимо, чтобыж были равны числовые апертурь световода.г тив 4, в фокальной плоскости которогоформируется система дифракционных порядков. Два симметричных порядка проходят световоды 6 и 7 и попадают в5объектив 5. За объективом 5 под угломдруг к другу распространяются два коллимцрованных пучка, которые формируютинтерференционную картину в плоскостизаготовки 9. Пространственная частотао интерференционной картины равна)10 = 2 щ Я. (2)При перемещении каретки 8 с эталонной структурой 3 и заготовкой 9 в направлении, перпецдиКулярном оси освещающего пучка, полосы в интерференционной картине остаются неподвижнымиотносительно поверхности заготовки,и по ее длине Формируется периодическая структура. 20П р и м е р, В качестве источника1 взят Не-Ие-лазер ЛГН( Я =.0,63 мкм). Пройдя расширитель 2 сувеличением= 1,5, пучок диаметром4,5 мм падает на эталонную структуру 253, период которой равен 20 мкм. Испытав дифракцию на эталонной структуре,пучок проходит объектив 4, в Фокальной плоскости которого Формируетсясистема дифракционных порядков. Вместе фокусировки двух симметричныхпорядков (+1) расположены входные торцы световодов 5 и 6, Параметры расширителя 2, объек гива 4 и световодов 5и 6 выбираются, исходя из условия обе 35спечения работы световода в одномодовом режиме и обеспечения максимальнойэффективности ввода излучения, Условия работы световода в одномодовомрежиме имеют вид 401 с Ь (и - п)2,405,фгде К = 211/;п - показатели преломления материалов сердцевины и оболочки световода;2 Ь - диаметр сердцевины.Например, для и- п. = 0,003;= 0,63 мкм, получается условие для2 Ь бЯАс и объектива МА р, а также диаметр. сфокусированного ца торце световодл лучка и диаметр сердцевины. В нашем случае ИАс = (п - п) /ф д 0 1:ИАрЯ = Ю/. , где 2 Я - диаметр падающего на объектив 4 пучка; Г 1 - Фокусное расстояние этого объектива. Полагая ИАр = ИАс и учитывая, что 2 Сд 14,5 мм, получаем для Фокусного расстояния объектива Г = 22,5 мм, Диаметр 2 Я падающего на объектив 4 лучка, диаметр 2 Ж пучка в его фокусе и фокусное расстояние объектива связаны следующим соотнонеццем Оу:ЯУМ(3)Подставляя в (3) цлйденцые значенияпараметров, получлем 2 Ы =- 4 мкм, чтосогласуется с диаметром сердцевинысветовода. Расстояние между выходнымиторцами световодов определяется соотношением (1). Полагая Фокусное расстояние объектива 5 равным 40 мм, получаем л = 2,52 мм.В результате интерференции прошедших объектив 5 параллельных пучковв плоскости заго говки 9 формируетсяицтерферецциоццля клртццл, пространственная частота которой равна 2- 100 лцц,/мм. Этллоццля структура 3и заготовка 9 размещены цл каретке 8прецизионного устройствл перемещенияс аэростлтическими направляющими. Приперемещении каретки, например, с помощью линейного электродвигателя, лодлине заготовки формируется периодическая структура,Формула и з о б р е т е и и яУстройство для изготовления периодических структур, содержащее последовательно установленные и оптическисвязанные источник когерецтцого излучения, расширитель лучка, эталоннуюструктуру, ориентированную по нормали к оптической оси расширителя иразмещенную ца каретке, которая установлена с возможностью перемещения внаправлении, перпендикулярном штрихамэталонной структуры. также первый ивторой объективы, причем оптическиеси второго объектива и расширителяовМещены, о т л и ч а ю щ е е с,яем, что, с целью повышения точностизготовления путем уменьшения влиянияолщины подложки эталонной структуры,но снабжено двумя одномодовыми светоодами, входные торцы которых располоены в Фокальной плоскости первогогде Г " Фокусное расстояние второгообъектива;ш - номер порядков диФракции;у - пространственная частота эталонной структуры-,- длина волны источника излученияСоставитель В. КравченкоРедактор Т.ПарФенова Техред М,Дндык Корректор М,Самборская Заказ 4245 Тираж ПодписноеВЯИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям прн ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб , д. 4/5еПроизводственно.-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 7 1 Б 20972 в объектива, оптическая ось которогц входные торцы, стороны от нее, а рассовмещена с осью расширителя, на пути стояние а между выходными торцами симметричных порядков дифракции, реа- световодов определяется иэ соотношелизуемой на эталонной структуре вы- ння5ходные торцы световодов расположенына линии пересечения передней Фокальа = 2 Гср(агсз 1 ошИ, иой плоскости второго объектива иплоскости, перпендикулярной штрихамэталонной структуры и проходящей чеОрез совмещенную ось объективов, наодинаковом расстоянии от. этой оси, нос противоположной, чем соответствующие