Способ изготовления отражательной фазовой решетки

(19) ( 1) 02 В 5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ фазовыми решетками, Сущность изобретения: способ заключается в изготовлении шайбы с регуляторной мозаичной структурой, выполненной как чередование химически стойких и химически нестойких элементов, укреплении этой шайбы на подложке на оптическом контакте или путем фиксирования шайбы по периметру клеем, шлифовании и полировании наружной поверхности шайбы на плоскость или в форме поверхности вращения, вытравливэнии химически нестойких участков и напылении отражающего покрытия одновременно на наружную поверхность оставшейся матрицы и на поверхность подложки внутри протравленных участков, 3 з,пф-лы, 2 ил. трГосударст- .им, С,И. Вавитова.и Г.М. ФабВ. "Интерфероеткой" М.: Ма.кл, 6 02 В 5/18. РАЖ ток ми Разнесение дифракционной ление их в прибо юстировки, дела ным к вибрация ным воздействия надежность. Среди известных способов наиболее близким по технической сущности является способ изготовления отражательной фазовой решетки. заключающийся в том, что на полированную поверхность подложки наносят слойфоторезиста, засвечивают его сквозь маску, протравливают, наносят отражак)щий слой, после чего излишки фоторезиста удаляют и на поверхность подложки наносят. сплошной однородный по толщине разделительный слой, на поверхность которого затем, используя фотолитогрэфическую методику, аналогичную вышеописанной, наносят отраГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Всесоюзный научный цевенный оптический институтлова"(57) Испольдля интер ОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТФАЗОВОЙ РЕШЕТКИ зование: изготовление реферометров с дифрэкцио Изобретение относится к оптическому приборостроению, точнее, к способам изготовления отражательных фэзовых решеток и интерферометров с дифракционными решетками и может быть исгользовано при создании приборов, предназначенных для научных исследований, для исследования качества поверхности оптических деталей и неоднородностей в прозрачных средах.Известен способ изготовления отражательной фазовой решетки, заключающийся в том, что изгптовляют зеркало, нанося на плоскую полированную поверхность подложки отражающее покрытие, и отдельно - дифракционьую решетку, Пои изготовлении решетки химически програвливают ее штрихи, Изготовленные погознь зеркало и решетку устанавливают по отдельности в держатели, юстируют дру( относительно друга в соответствии со сх:мой прибора и жестко закрепляют,пространстве зеркала и ешетки, раздельное крепре приводят к усложнению ют устройство чувствителЬ- м, ударным и температурм и тем самым снижают его50 55 жательную решетку, смещенную относительно первой решетки,При работе изготовленной указанным способом фазовой отражательной решетки излучение должно проходить сквозь разделительный слой, Поэтому спектральный диапазон применения такой решетки ограничен спектральной полосой пропускания разделительного слоя, Например, если последний выполнен из кварца, то очевидно, что известный способ неприменим для изготовления фазовой решетки, предназначенной для использования как в видимой области, так и в вакуумном ультрафиолете и в длинноволновом ИК-диапазоне,Далее, требование соблюдения однородности толщины разделительного слоя при изготовлении решетки известным способом приводит к тому, что такая фазовэя решетка не может быть использовано в качестве интерферометра сдвига, Это сужает функциональные возможности отражательной фазовой решетки,Двукратное нанесение фоторезистивных слоев с противоположных сторон разделительного слоя, двухкратное нанесение отражающих слоев, двукратное удаление излишков фоторезиста с нанесенными на них отражательными слоями и вдобавок к этому изготовление самого разделительного слоя с высокими" требованиями к однородности толщины и иных свойств по всей площади устройства - все это усложняет процесс изготовлЕния отражательной фазовой решетки.Целью настоящего изобретения является расширение спектральной области применения и функциональных возможностей изготовляемого устройства. а также сокращение числа тЕхнологических операций и упрощение изготовления.Указанная цель достигается тем, что в известном способе изготовления отражательной фазовой решетки. заключающемся в том, что на полированную поверхность подложки наносят разделительный слой и на его наружную поверхность и на контактирующую с ним поверхность подложки наносят смещенные друг относительно друга амплитудные отражательные дифракционные решетки, разделительный слой изготовляютотдельно в виде шайбы с регулярной мозаичной структурой, выполненной как чередование химически стойких и химически нестойких элементов, укрепляют эту шайбу на поверхности подложки, шлифуют и полируют наружную поверхность на плоскость или придают ей форму поверхности вращения, вытравливают химические участки, а затем напыляют отражающее покрытие од 10 15 20 25 30 35 40 45 новременно на наружную поверхность оставшейся матрицы и на вскрывшуюся поверхность подложки внутри протравленных канавок или колодцев,Шайбу можно изготовить в виде мозаичной структуры из комбинации стекол 6 Ва 4 и Х; ее укрепляют на подложке на оптическом контакте и после полировки наружной поверхности систему в сборке помещают в 0,1-0,2 й-раствор соляной кислоты при температуре 40 - 60 С и выдерживают до полного вытравливания из шайбы элементов мозаики из стекла Х, вслед за счет наносят отражающее покрытие.Шайбу на подложке можно фиксировать по периметру клеем.Поверхность шайбы можно отполировать на плоскость под углом к поверхности контакта, а для однородного протравливания разновысоких канавок или колодцев сборку можно погружать в травитель постепенно, начиная с толстого края шайбы, со скоростью Чп = ЧтО/(Н - Ь), где Чп - скорость погружения; Чт - скорость травления хими-. чески нестойкого материала (стекла Хв кислоте), О - размер устройства в направлении погружения; Н и й - соответственно, толщины толстого и тонкого краев шайбы.В качестве конкретного примера реализации предложенного способа можно привести следующий, Мозаичная шайба из стекол 6 Вэ 4 и Х- квадратная со сторонами Р = 50 х 50 мм, толщиной 1,5 мм, Посажена на оптический контакт на подложку из стекла К 8. Наружную поверхность шайбы полируют на плоскость под углом к "внутренней" поверхности так, что Н = 1 мм, а и "0,75 мм, Сборку погружают на 1 чэс в 0,15 М-раствор соляной кислоты при температуре 50 С, Для равномерного протравливания канавок в шайбе ее опускают в кислоту постепенно, начиная с толстого края, со скоростью 4 мм/мин, После окончания травления шайбу промывают и высушивают, а затем в вакуумной камере на систему в сборке напыляют со стороны шайбы слой алюминия толщиной 10 мкм, Изготовленное таким образом устройство закрепляют в оправе-держателе,На фиг. 1 схематически изображено устройство в сборке до протравливания; на фиг, 2 - то же устройство после протравливания и нанесения отражающего покрытия,1 - подложка из химически стойкого стекла,например, К 8 или кварца, 2 - матрица из стекла 6 Ва 4, 3 - мозаичные элементы из стекла Х, 4, 5 - отражающие покрытия, например, слои "алюминия, 6 - падающее излучение, 7 - излучение,отраженное от днэ канавки и направленное в дифракционныи максимум, 8 - излучение, отраженное зультате надежность интерферометра поот наружной поверхности шайбы и направ- вышается,ленное в тот же дифракционный максимум. Поскольку разделительная среда (раэБлагодаря тому, что мозаичная структу- делительный слой перед "внутренней" реь которую дважды должнора шайбы является регулярной, элементы 5 шеткой), сквозь которую ваматрицы 3 после травления и нанесения проходить излучение, отсутствует, то отсутич ния на ра очий диапазонотражающего покрытия 4 образуют дифрак- ствуют и ограничения на абочционную решетку. Другую решетку образу- спектра длин волн. Т.е. предложенный споют участки 5 на поверхности подложки 1, соб изготовления позволяетсоздатьуср ен я лучеи 7 и 8, отраженных от 10 ствосрасширеннойспектральнойобластьюобеих решеток и идущих в дифракционные применения,максимумы одного и того же порядка, не-Кроме того, если при известном способе,сколько отличаются друг от друга, Различие каждое устройство должно изготовлятьсяпредложенный способвозникает из-за того, что лучи, отражающи- индивидуально, то п е леся от решетки 5 из-за двукратного прохож позволяет, после укрепления шайб на поддения внутри канавок (или колодцев) ложках, полировать, протравливать и поВприобретают дополнительный набег фазы. крывать отражающим срезультате дифракционные максимумы 7 образцов одновременно, Т.е. создается возг товления идентичных образи оказываются сдвинутыми между собой, можность изготовлебНакладываясь друг на друга, они создают 20 цов устройств партиями,интерференционные картины - интерфе- ия спосо а также видно, что,рограммы сдвига. Смещения в максимумах в отличие от известного способазных по я ково а изготовлер орядков различны, Т.е. данное уст- ния, в предложенном отсутствует необходиройство позволяет получить одновременно мость в двукратном после онесколько инте фе ог амм снтерферограмм с различными 25 нанесении слоев фоторезиста, двукратномвеличинами сдвигов волновых фронтов из- протравливаив нии, двукратном напылении отлучения. Иначе говоря, устройство, изготов- ражающих покррытии, что упрощает предлоленное предложенным способом, может. женный способ по сравнению с известным,работать как интерферометр сдвига с дифракционными решетками, Юстировка эле ф о р м у л а бмула изо ретенияментов интерферометрарешеток 1. Способ изго овления отражательнойосуществляется в процессе изготовления фазовой решетки, заключающийся в том,(травления) один раз и задается априоричто на полированной поверхности од ражающеи поверхности шайбы (2- ки размещают разделительный слой и на его3) (углом клина). 35 наружную поверхность и на контактируюПридание поверхности шайбы формы щую с ним поверхность годложки наносятповерхности вращения позволяет сконцен- смещеннье одна относительно другой амптрировать отраженную энергию в опреде- литудные отражательные дифракционныеленных дифракционных максимумах и решетки, о т л и ч а ю щ и йч ющиися тем,что,су нт рферограммы с переменной 40 целью расширения спектральной областипол , Ввеличиной сдвига по интерференционному применения и функциональных возмо жног устроиства, атакжеупю, Вид поверхности задается конкрет-. стей изготовляемо онойзадачей,для решения которой предназ- рощения проя процесса изготовления,начается изготовляемый прибор. разделительный сльный слои изготавливают в виде45 шайбы с регулярной мозаичной структурой,Таким образом, предложенньй способ выполненной как чередование химическиизготовления фазовой ешетки пр ки позволяет, стоиких и химически нестойких элементов,в отличие от известного, создать устройство размещение рние разделительного слоя на пос более Широкими функциональными воз- верхности подложки осуществляют и емможностями,т путем50 укрепления шайбы на поверхности подложБлагодаря тому, что все элементы этого ки на оптическом контакте или путем фиксиинтерферометрасдвигасобраныисоедине- рования шайбы по перимет клеем,ны как единое целое. его юсти овкц л е. его юстировка упро- шлифуют и полируют наружную поверхы по периметру клеем,щается и сво итсяд тся только к ность на плоскость или придают ей формуориентированию относительно падающего 55 поверхности вращения, вытравливают хикие участки, а нанесение амизлучения. Отпадает необходимость во вза- мически нестойкие ча тимной юстировке элементов, в подстройке плитудных отражательных решетокв процессе эксплуатации. Остировка ока- осуществляютпутемодновременногонапызьвается нечувствительнои к вивибрациям, ления отражающего покрытия на наружнуюударам, температурным перепад:м. В ре- поверхность оставшейся матрицы и на по1781657 мшицл Корре ель Ю.Д ,Морген Состав Техред ктор Т,Иван.Тка аказ 4273 ВНИИПИ Го Тираж сударственного комитета по и 113035; Москва, Ж.Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 верхность подложки внутри протравленных участков,2. Способ поп.1, отлича ющийся тем, что шайбу в виде мозаичной структуры изготавливают из комбинации стекол 6 Ва 4 и Х, а травление производят в 0,1 + 0,2 й-растворе соляной кислоты при 40-60 С.ЗСпособ поп, 1, отл ича ющийся тем, что шлифование и полирование поверхности шайбы на плоскость под углом производят под углом к поверхности контакта., 4. Способ по п.З, отл и чаю щи йс ятем, что, с целью однородного протравливания разновысоких канавок или колодцев, сборку погружают в травитель постепенно 5 начиная с толстого края шайбы, со скоростью Чп - ЧтОI(Н - Ь), где Чп - скорость погружения, Чт - скорость травления химически нестойких элементов, О - размер устройства в направлении погружения, Н и Ь - 10 соответственно, толщины толстого и тонкого краев шайбы Подписноеобретениям и открытиям при ГКНТ СССаушская наб., 4/5