RU2197006C2

RU2197006C2 - Process of manufacture of diffraction optical elements on diamond and diamond-like substrates

Info

Publication number: RU2197006C2
Application number: RU2001108328A
Authority: RU
Inventors: А.В. Волков; Н.Л. Казанский; О.Ю. Моисеев; В.А. Сойфер
Original assignee: Институт систем обработки изображений РАН
Priority date: 2001-03-27
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2003-01-20

Abstract

FIELD: optical instrumentation engineering. SUBSTANCE: process is intended for formation of complex diffraction optical elements-phase-only synthetic holograms, focusing devices, correctors, etc. Process of manufacture of diffraction optical elements on diamond and diamond- like substrates consists in deposition of catalytic mask on substrate and in subsequent heating of structure in atmosphere of carrier gas with the aid of wide-aperture radiation flux with wave length lying in spectral window of processed material. EFFECT: high degree of precision of reconstruction of microrelief with zero degradation of substrate material. 4 dwg

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению и предназначено для создания сложных дифракционных оптических элементов (ДОЭ) - киноформов, фокусаторов, корректоров и т.д. The invention relates to optical instrumentation and is intended to create complex diffractive optical elements (DOE) - kinoforms, focusers, correctors, etc.

Известен способ выполнения маркировки на алмазе (патент RU 2102231, MПK B 28 D 5/00, В 23 К 26/00, опубл. БИ 2, 20.01.98), в котором для выполнения маркировки район на маркируемой поверхности облучается лазером с длиной волны 190 - 350 нм и уровнем мощности, достаточным для перевода алмаза в легколетучее или легкорастворимое состояние, причем излучение пропускается через маски и уменьшительную оптику. A known method of marking on a diamond (patent RU 2102231, MPK B 28 D 5/00, 23 K 26/00, publ. BI 2, 01/20/98), in which to mark the area on the marked surface is irradiated with a laser with a wavelength 190 - 350 nm and a power level sufficient to transfer the diamond into a volatile or readily soluble state, the radiation being passed through masks and diminutive optics.

Недостатками данного способа являются сложность оборудования, применение ультрафиолетовой силовой оптики, наличие тугоплавких масок и низкая точность процесса из-за взрывного характера воздействия. The disadvantages of this method are the complexity of the equipment, the use of ultraviolet power optics, the presence of refractory masks and the low accuracy of the process due to the explosive nature of the effect.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ размерной обработки алмаза (а.с. SU 852586, МПК B 28 D 5/00, опубл. БИ 29, 07.08.81), который заключается в растворении последнего в твердом металле или сплаве, из которых изготовлен инструмент-маска, с последующим удалением растворенного углерода из зоны контакта за счет диффузии и транспортного газа-реагента. Процесс происходит в среде Н₂, Н₂О и др., при нагреве в печи при температуре 1100-1250^oС. Процесс отличается точностью воспроизведения размеров.Closest to the proposed technical solution is a method for the dimensional processing of diamond (a.s. SU 852586, IPC B 28 D 5/00, publ. BI 29, 08/08/81), which consists in dissolving the latter in a solid metal or alloy, of which a mask tool was made, with the subsequent removal of dissolved carbon from the contact zone due to diffusion and the transport reagent gas. The process takes place in an environment of H ₂ , H ₂ O, etc., when heated in an oven at a temperature of 1100-1250 ^o C. The process is notable for the accuracy of reproducing dimensions.

Однако недостатком этого изобретения является необходимость общего нагрева и подложки (алмаза), и инструмента (маски) в печи, что приводит к деструкции обрабатываемой подложки (алмаза). However, the disadvantage of this invention is the need for general heating of both the substrate (diamond) and the tool (mask) in the furnace, which leads to the destruction of the processed substrate (diamond).

Поставлена задача разработать способ изготовления ДОЭ на алмазных и алмазоподобных подложках повышенной точности без общего нагрева обрабатываемой подложки (алмаза). The task is to develop a method for manufacturing DOE on diamond and diamond-like substrates of increased accuracy without general heating of the processed substrate (diamond).

Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления дифракционных оптических элементов на алмазных и алмазоподобных подложках, заключающемся в нанесении на подложку каталитической маски и последующем нагреве структуры в среде транспортного газа, согласно изобретению нагрев осуществляют широкоапертурным потоком излучения с длиной волны, лежащей в окне прозрачности обрабатываемого материала. The object is achieved by the fact that in the method for manufacturing diffractive optical elements on diamond and diamond-like substrates, which consists in applying a catalytic mask to the substrate and then heating the structure in a transport gas medium, the heating is carried out according to the invention with a wide-aperture radiation flux with a wavelength lying in the transparency window of the processed material.

Сущность изобретения поясняется прилагаемыми чертежами. The invention is illustrated by the accompanying drawings.

На фиг.1-3 показан процесс образования микрорельефа ДОЭ в слое алмаза. Figure 1-3 shows the process of formation of the microrelief DOE in the diamond layer.

На фиг.4 - фрагмент профилограммы микрорельефа ДОЭ. Figure 4 - fragment profilogram microrelief DOE.

На фиг.1-3 цифрами обозначено: 1 - подложка, 2 - каталитическая маска, 3 - поток широкоапертурного излучения, 4 - зона обработки. 1-3, the numbers indicate: 1 — substrate, 2 — catalytic mask, 3 — wide-aperture radiation flux, 4 — processing zone.

Способ осуществляют следующим образом. Каталитическую маску наносят, например напылением, на поверхность алмазной подложки (фиг.1). В замкнутый объем, например из кварцевого стекла, подают с небольшим расходом водород и осуществляют инициацию реакции разложения алмаза засветкой широкоапертурным потоком излучения с длиной волны, лежащей в окне прозрачности обрабатываемого материала (фиг.2). В области маскирования происходит поглощение излучения и за счет диффузионных процессов разложившийся материал подложки удаляется транспортным газом (фиг.3). Таким образом получают или бинарный, или, после периодической замены масок, многоградационный микрорельеф ДОЭ (фиг.4). Из-за того, что длина волны излучения лежит в окне прозрачности алмаза, а реакция протекает с применением катализа, достигаются высокая точность воспроизведения микрорельефа и отсутствие деградации материала подложки. The method is as follows. The catalytic mask is applied, for example by spraying, on the surface of the diamond substrate (figure 1). In a closed volume, for example of quartz glass, hydrogen is supplied at a low flow rate and the diamond decomposition reaction is initiated by exposure to a wide-aperture radiation flux with a wavelength lying in the transparency window of the processed material (Fig. 2). In the masking region, radiation is absorbed and due to diffusion processes, the decomposed substrate material is removed by the transport gas (Fig. 3). Thus, either binary or, after periodic replacement of the masks, a multi-gradation microrelief of the DOE is obtained (Fig. 4). Due to the fact that the radiation wavelength lies in the transparency window of the diamond, and the reaction proceeds with the use of catalysis, a high fidelity of the microrelief and the absence of degradation of the substrate material are achieved.

Claims

A method of manufacturing diffractive optical elements on diamond and diamond-like substrates, which consists in applying a catalytic mask to the substrate and then heating the structure in a transport gas medium, characterized in that the heating is carried out by a wide-aperture radiation flux with a wavelength lying in the transparency window of the processed material.