Технологические этапы изготовления коммерческих образцов голографических дифракционных решёток

В настоящее время способы записи дифракционных решеток содержатся в секрете, защищены патентами. Крайне сложно найти нужную информацию, не являясь сотрудником того или иного научного центра. Рассмотрим на примере компании «ХолоГрэйт» этапы создания различных голографических дифракционных решеток.

1. Изготовление стеклянной подложки и полировка её рабочей поверхности с плоскостностью λ/10. При изготовлении подложки, чтобы обеспечить необходимый уровень её статичности во время последующей записи интерференционной картины, применяется соотношение, связывающее толщину подложки a и её длину b: a/b ≥ 1/7

2. Нанесение в вакуумной камере неорганического фоторезистивного слоя на рабочую поверхность подложки. Такой способ нанесения фоторезиста позволяет осуществлять изготовление дифракционных решёток не только с плоской, но и с вогнутой и выпуклой рабочими поверхностями.

3. Экспонирование в схеме голограммного интерферометра подложки с нанесённым на неё фоторезистом. При этом на фоточувствительном слое регистрируется интерференционная картина от двух лазерных пучков. Частота интерференционной картины определяет частоту дифракционной решётки и зависит от угла между пучками. Для случая, показанного на рисунке, период решётки определяется формулой: d=λ/2sinα

4. Обработка фоторезистивного слоя в жидком травителе до получения рельефа заданной глубины. Глубина рельефа определяется с помощью программы PC-Grate, исходя из оптимизации эффективности дифракционной решётки для заданного спектрального диапазона.

5. Вакуумное нанесение отражающего металлического покрытия.

6. Контрольное измерение эффективности изготовленной дифракционной решётки в схеме с эталонным зеркалом.

7. Подготовка паспорта на аттестованную дифракционную решётку. Таким образом, описанный технологический процесс и оборудование, использующееся при его проведении, позволяют изготавливать голографические дифракционные решётки следующих типов и размеров:

· Плоские дифракционные решётки;

· Выпуклые дифракционные решётки;

· Вогнутые дифракционные решётки I-IV типов, в том числе с коррекцией аберраций в плоском поле;

· Дифракционные решётки для лазеров, в том числе для компрессии лазерных импульсов;

· Дифракционные оптические элементы;

Меры малой длины для аттестации измерительных приборов.

Размер:

· до 200x400 м м² для плоских решёток;

· диаметр до 200мм для вогнутых решёток I типа с относительным отверстием до 1:1 и для вогнутых решёток II-IV типов с относительным отверстием до 1:2,5.

Спектральные характеристики некоторых из описанных решеток в зависимости от частоты штрихов приведены на рис.1.

Рис 1. Дифракционная эффективность для естественного света.

Максимальная эффективность решетки для естественного света находится в области, где отношение длины волны падающего на решетку излучения к её периоду близко к 1. При таком отношении эффективность дифракционной решетки заметно зависит от поляризации падающего излучения и может достигать своего максимального значения более 90%. В качестве примера на рисунке 2 приведены спектральные зависимости коэффициента отражения решетки 1200 л/мм для Е– и Н– поляризованного излучения. Из рисунка видно, что для Н- поляризованного излучения максимальный коэффициент отражения решетки находится в более длинноволновой части спектра.

Рис 2. Коэффициент отражения для поляризованного света.

Глава 2