Способ изготовления голографических дифракционных решеток

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 165648 Е И тельного слоя. 6 ил. Изобретение отприборостроению,изготовления голоных элементов, и мопри изготовлении гоонных решеток с нпрофиля штрихов. носится к оптиче а именно к техно раммных дифра жет быть использ лограммных диф есимметричной ф логии вано акци- рмой Цель изобретеможности управленной концентрацизготавливаемых гоонных решеток с нпрофиля штриха. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Денисюк Ю.Н. Об отображении оптических свойств объекта в волновом поле рассеянного излучения. - Оптика и спектроскопия, 1963, т. 15, М 4, 522-532.Заявка ФРГ М 1924695,кл. 6 03 Н 1/18, 1977.(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ ДИФРАКЦИОННЫХ РЕШЕТОК(57) Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к способам изготовления голограммных дифракционных решеток с несимметричной формой профиля "штрихов", и позволяет расширить возможность управления областью максимальной концентрации энергии и расширить класс изготавливаемых голограммия - расширение возия областью максимальи энергии и класса лограммных дифракциесимметричной формой 2 В 5/32, 0 03 Н 1/2 ных дифракционных решеток с несимметричной формой профиля штриха. Для этого изготавливают исходную рельефно-фазовую отражательную дифракционную решетку, на ее поверхность дополнительно наносят светочувствительный слой, на котором производят регистрацию интерференционной картины путем освещения исходной дифракционной решетки потоком монохроматического излучения, направленным к поверхности подложки под углом 90 - а, где а = агсзп (А и гп/2), где Р и в - соответственно частота штрихов и порядок дифракции исходной рельефно-фазовой отражательной дифракционной решетки, Л - длина волны монохроматического излучения, соответствующая заданной области максимальной концентрации энергии, дифрагированной в щ-й порядок дифракции, а затем проводят фотохимическую обработку дополнительно нанесенного светочувствиНа фиг,1 - 5 приведена схема операций по изготовлению дифракционной решетки; на фиг.6 - зависимость дифракционной эффективности в первом порядке дифракции от длины волны для исходной отражательной дифракционной решетки (ДР) рельефно-фазового типа г симметричной формой профиля штрихов (кривая 6) и зависимость дифракционной эффективности от длины волны для изготовленной по предлагаемому способу голограммной дифракционной решетки в первом порядке дифракции (кривая 7) и в минус первом порядке дифракции (кривая 8).(4) Способ содержит следующие основные операции (фиг, 1-5),На подложке 1 изготавливают исходную отражательную, дифракционную решету рельефно-фазового типа 2 или ее копию (фиг.1). На исходную отражательную дифракционную решетку рельефно-фазового типа 2 наносят слой светочувствительного материала 3 (фиг.2), далее освещают исходную отражательную дифракционную решетку 2 со слоем светочувствительного материала 3 потоком монохроматичного излучения 4 с длиной волны Л под углом к подложке 90 - а(фиг,З), где а определяется иэ соотношенияа= агсзи (1 мщ/2), (1) где У, гп - частота штрихов и порядок дифракции ДР,далее проводят фотохимическую обработку, в результате которой получается голограммная дифракционная решетка с несимметричной формой профиля штриха (фиг.4), и для получения отражательной голограммной дифракционной решетки наносят на слой светочувствительного материала 3 слой отражающего покрытия 5,Способ осуществляют следующим образом.При освещении (фиг,З) исходной отражательной дифракционной решетки 2 со светочувствительным слоем 3 потоком монохроматичного излучения 4 под углом к подложке, равным 90 - а, где а определяется из соотношения (1), в светочувствительном слое 3 производят регистрацию интерференционной картины, которая образуется в результате взаимодействия падающего на исходную решетку 2 монохроматического потока излучения 4 с излучением, дифрагированным решеткой 2 в гп, 0- порядки дифракции.При этом в зависимости от необходимой степени асимметрии формы профиля штриха и сдвига максимальной концентрации энергии выбирается один из дифрагирующих пучков, который формирует совместно с падающим пучком основную интерференционную картину, у которой видность Чп,в удовлетворяет необходимому условию: Чп,п 1 ) Чо,ш 1Чп,п 1Чп,О) (2) где Чл,в - видность )нтерференционной картины, образованной падающим пучком (и) и пучком в-го порядка дифрэкции, выбранного в качестве основного пучка;,Чо,П 1 - видность интерференционной картины, образованной пучком нулевого по 25 30 35 40 50 55 рядка дифракции (О) и пучком гп-го порядка дифракции;ЧП,0 - видность интерференционной картины, образованной падающим пучком (и и пучком 0-порядка дифракции,Угол, при котором производится освещение исходной дифракционной решетки со светочувствительным слоем, определяется следующим образом.Для автоколлимационного освещения дифракционной решетки выполняется соотношение:2 зи а= гл А , (3) где а - угол дифракции в п 1-порядок;ю - частота штрихов решетки.Условие освещения совпадает с автоколлимационным освещением решетки, поэтому угол дифрэкции пучка п-го порядка, выбранного В качестве основного, будет определяться на основании соотношения (3): где а- угол между нормалью к поверхности исходной решетки и направлением дифрагирующего пучка,После освещения проводят фотохимическую обработку слоя светочувствительного материала 3. В результате получают голограммную дифракционную решетку с несимметричной формой профиля штриха, Степень асимметрии формы профиля штриха регулируется экспозицией, фотохимической обработкой и соответствующим выбором исходной дифракционной решетки, меняя, таким образом, пропорцию между видностями интерференционных картин Чп,т, ЧО,в, Чл,о, ЧТО В СВОЮ ОЧЕрвдЬ ПОЗВОЛяЕт расширить возможности управления областью максимальной концентрации энергии.Так как при освещении исходной дифракционной решетки падающий и дифрагированный пучки имеют малую разность хода (порядка оптической толщины нанесенного слоя фоточувствительного материала), то волновые фронты интерферирующих пучков будут практически одинаковыми в плоскости со слоем светочувствительного материала, Следовательно, качество волнового фронта изготавливаемой дифракционной решетки будет соответствовать качеству волнового фронта исходной решетки и будет мало зависеть от качества волнового фронта освещающего пучка. Это позволяет изготавливать голограммные дифракционные решетки с несимметричной формой профиля штриха на вогнутых заготовках, т.е, расширить класс изготавливаемых дифрак 1656484ционных решеток, при этом нет необходимости в сложных оптических схемах для коррекции волнового фронта и формирования контрнаправленного пучка,При получении голограммных дифракционных решеток с несимметричной формой профиля штриха на вогнутых заготовках в контрнаправленных пучках предлагаемый способ позволяет изготавливать дифракционные решетки как,11 типов, так и и 1 Ч.Пример реализации способа,Для изготовления голограммной дифракционной решетки с несимметричной формой профиля штриха использовалась исходная отражательная голограммная решетка с симметричной формой профиля штриха с частотой штрихов 1800 мм . Дифракционная эффективность исходной решетки в +1 и - 1 порядках дифракции была одинакова во всем измеряемом диапазоне длин волн (фиг.2, кривая 6),На исходную решетку наносился светочувствительный слой фоторезиста СКтолщиной 0,33 мкм, Длина волны излучения, используемого для освещения, выбиралась равной 0,44 мкм.Исходная решетка освещалась излучением подуглом 23,22, рассчитанном по формуле (1),Режимы фотохимической обработки и освещения,1, Сушка слоя фоторезиста при 85 С в течение 15 мин,2, Экспозиция 350 мДж/см,3. Проявление в проявителе ППв течение 20 с при 21 С и разбавлении проявителя 1;1, 4, Промывка дисциллированной водой.После нанесения, отражающего покрытия А 1 толщиной 900 А производилось измерение дифракционной эффективности изготовленной решетки.На фиг,2 (кривая 7 и 8) приведены кривые распределения дифракционной эффективности в + 1 и -1 порядках дифракции изготовленной голограммной дифракционной решетки, Несимметричность формы профиля штриха подтверждается различием энергии в +1 и - 1 порядках дифракции, 10 равления областью максимальной15 концентрации энергии и расширение клас 20 25 30 35 40 45 Измерения дифракционной эффективности, проводились в автоколлимационной схеме, угол отлонения от автоколлимации 6. Анализируя график дифракционной эффективности изготовленной дифракционной решетки (фиг.2, кривые 2, 3), можно также отметить что длина волны максимума дифракционной эффективности Я. практически не отличается от длины волны освещающего излучения, т,е. Х,Л - Х Таким образом, изобретение обладает рядом преимуществ по сравнению с прототипом - это расширение возможности упса изготавливаемых голограммных концентрирующих дифракционных решеток. Формула изобретения Способ изготовления голографических дифракционных решеток с несимметричной формой профиля штрихОв, включающий изготовление исходной рельефно-фазовой отражательной дифракционной решетки, о тл и ча ю щ ий с я тем, что, с цельюрасширения возможности управления областью максимальной концентрации энергии и класса изготавливаемых голограммных ре- . шеток, на поверхность исходной рельефнофазовой отражательной дифракционной решетки, выполненной с симметричной формой профиля штрихов, дополнительно наносят светочувствительный слой, на котором производят регистрацию интерференционной картины путем освещения исходной дифракционной решетки потоком монохроматического излучения, направленным к поверхности подложки под углом 90 - а, причем а определяют из выражения а = агсяп Я ю т/2), где т и гп - соответственно частота штрихов и порядок дифракции исходной рельефно-фазовой дифракционной решетки; А. - длина волны монохроматического излучения, соответствующая заданной области максимальной концентрации энергии, дифрагированной в в-й порядок дифракции, и проводят фотохимическую обработку дополнительного светочувствительного слоя.каэ 2050 Тираж 340 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г, У на, 101