SU1141373A1 - Method of producing relief holograms having step-like profile of bands - Google Patents

Method of producing relief holograms having step-like profile of bands Download PDF

Info

Publication number
SU1141373A1
SU1141373A1 SU833650314A SU3650314A SU1141373A1 SU 1141373 A1 SU1141373 A1 SU 1141373A1 SU 833650314 A SU833650314 A SU 833650314A SU 3650314 A SU3650314 A SU 3650314A SU 1141373 A1 SU1141373 A1 SU 1141373A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
layers
working
relief
protective layer
holograms
Prior art date
Application number
SU833650314A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Анатольевич Бердинский
Ленар Ревгатович Гайнутдинов
Анатолий Васильевич Лукин
Камиль Сабирович Мустафин
Рафик Абдурахимович Рафиков
Юрий Петрович Стрельников
Original Assignee
Предприятие П/Я Г-4671
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я Г-4671 filed Critical Предприятие П/Я Г-4671
Priority to SU833650314A priority Critical patent/SU1141373A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1141373A1 publication Critical patent/SU1141373A1/en

Links

Landscapes

  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЛЬЕФНЫХ ГОЛОГРАММ СО СТУПЕНЧАТЫМ ПРОФИЛЕМ ПОЛОС, заключающийс  в том. что на подложку нанос т рабочий и защитный слои, а затем формируют рельеф путем избирательного удалени  слоев, нанос т следующий защитный слой и операции избирательного удалени  слоев и нанесени  следующего защитного сло  последовательно повтор ют до достижени  требуемого числа уровней рельефа, о т л и ч а ю щ. и Йс   тем, что, с целью упрощени  процесса изготовлени  голограмм с сохранением их высокой дифракционной эффективности, дополнительно перед нанесением защитного сло  после каждого очередного этапа удале . ни  слоев, кроме последнего, нанос т рабочий слой, а травление каждый раз осуществл ют до подложки.A METHOD FOR MANUFACTURING RELIEF HOLOGRAMS WITH A STEPPED BAND PROFILE, which consists of: that the working and protective layers are applied to the substrate, and then the relief is formed by selectively removing layers, the next protective layer is applied and the operations of selectively removing the layers and applying the next protective layer are repeated successively until the desired number of relief levels is reached. y sch. and Ys by the fact that, in order to simplify the process of making holograms while maintaining their high diffraction efficiency, additionally, before applying a protective layer, after each successive stage, remove. Neither the layers, except the last one, are applied to the working layer, and etching is carried out each time before the substrate.

Description

WyyX K y yX VyyyX V%V S i V KCWyyX K y yx VyyyX V% V S i V KC

с сс ч с оссч:from ss h with ossch:

-J-J

22

.1 ..one .

.Изобретение относитс  к области оптического приборостроени , а более KoliKpeTHo - к технологии изготовлени  синтезированных голограмм, которые используютс  в качестве фокупирующих и коррегирующих оптических элементов в оптических устройствах различного назначени .The invention relates to the field of optical instrumentation, and more than KoliKpeTHo to the technology of manufacturing synthesized holograms, which are used as fusing and correcting optical elements in optical devices for various purposes.

Известен способ изготовлени  рельефных голограмм путем отбеливани  амплитудной оптической голограммы lA known method of making relief holograms by bleaching an amplitude optical hologram l

Недостатком такого способа  вл етс  необходимость формировани  при записи голограммы реального светового пол , что не всегда возможно, The disadvantage of this method is the need to form a real light field when recording a hologram, which is not always possible,

Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ изготовлени  рельефных голограмм со ступенчатьпу профилем полос. На подложку Si нанос т рабочий SiOj и защитный (позитивный фоторезист) слои, а затем формируют рельеф путем избирательного удалени  слоев, нанос т следующий защитныц слой, и операции избирательного удалени  слоев и нанесени  следующего защитного сло  последовательно повтор ют до достижени  требуемого числа уровней рельефа 2J..Closest to the invention is a method for producing embossed holograms with a step profile of strips. A working SiOj and protective (positive photoresist) layers are deposited on the Si substrate, and then the relief is formed by selectively removing the layers, the next protective layer is applied, and the operations of selectively removing the layers and applying the next protective layer are successively repeated until the desired number of relief levels is reached 2J ..

Недостатком известного способа  вл етс  сложность его осуществлег ни  ввиду необходимости применени  процесса экспонировани  сло  фоторезиста через амплитудные маски, от точности и качества изготовлени  которых зависит Кс1,чество получаемой голограммы.- Процесс изготовлени  масок  вл етс  весьма трудоемким. Кроме того, согласно этому способу глубина травлени  рабочего сло  контролируетс  по времени (косвенно), что требует высокой стабильности параметров (температуры производственного помещени , концентрации раство- . ров и т.п.). Отклонение высоты профи л  голограммы от заданной величины ведет к уменьшению дифракционной эффективности получаемой голограммыThe disadvantage of the known method is its complexity due to the need to apply the process of exposing a layer of photoresist through amplitude masks, the accuracy of the fabrication of which depends on X1, the quality of the resulting hologram. The process of manufacturing masks is very time consuming. In addition, according to this method, the etching depth of the working layer is controlled by time (indirectly), which requires high stability of the parameters (temperature of the production room, concentration of solutions, etc.). The deviation of the height of the profile of a hologram from a given value leads to a decrease in the diffraction efficiency of the resulting hologram

Целью изобретени   вл етс  упрощение процесса изготовлени  рельефных голограмм со ступенчатым профилем полос при сохранении их высокой дифракционной эффективности.The aim of the invention is to simplify the process of making embossed holograms with a stepped profile of the bands while maintaining their high diffraction efficiency.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу изготовлени  рельефных голограмм со ступенчатым профилем полос, по которому на подложку нанос т рабочий и защитньй слои, а затем формируют рельеф путемThis goal is achieved by the fact that, according to the method of producing relief holograms with a stepped profile of strips, in which working and protective layers are applied to the substrate, and then the relief is formed by

732732

избирательного удалени  слоев, нанос т следующий защитный слой и операции избирательного удалени  слоев и нанесени  следующего защитного сло  последовательно повтор ют до достижени  требуемого числа уровней рельефа, дополнительно перед нанесением зищитного сло  после каждого очередного этапа удалени  слоев, кроме последнего нанос т рабочий слой, а травление каждый раз осуществл ют , до подложки.selective removal of layers, the next protective layer is applied and the operations of selective removal of layers and the application of the next protective layer are repeated successively until the required number of relief levels is reached, additionally before applying the protective layer after each next layer removal stage, the working layer is etched, and etching each time, before the substrate.

Толщины слоев выбирают из услови The thickness of the layers is chosen from the condition

d,(n,-1) -f d,(n2.-1) -, (1)d, (n, -1) -f d, (n2.-1) -, (1)

где d, d - толщина рабочего и защитного слоев соответветствен«о , при этом d . d, ;where d, d is the thickness of the working and protective layers, respectively, o, with d. d,;

n, П2 - показатели преломлени  материалов рабочего и защитного слоев соответственно;n, P2 are the refractive indices of the materials of the working and protective layers, respectively;

Л - длина световой волны;L is the length of the light wave;

М - число уровней профил M - number of profile levels

полосы голограммы.hologram stripes.

На фиг. 1-6 показана структура дл  изготовлени  двухуровневой (бинарной ) голограммы; на фиг. 7-9 структура дл  изготовлени  трехуровневой голограммы.FIG. 1-6 show the structure for making a two-level (binary) hologram; in fig. 7-9 structure for making a three-level hologram.

Способ реализуют следующим образом ..The method is implemented as follows ..

На подложку 1 наноситс  двухслойное покрытие, состо щее из рабочего 2 и защитного 3 слоев (фиг. 1), толщину слоев выбирают в соответствии с формулойA two-layer coating is applied on the substrate 1, consisting of working 2 and protective 3 layers (Fig. 1), the thickness of the layers is chosen in accordance with the formula

d,(n,- 1) + d,(n, - 1) |-,d, (n, - 1) + d, (n, - 1) | -,

при этом дл  бинарной голограммы число уровней N 2. Затем механическим способом, например с помощью алмазного резца, осуществл етс  удаление в полосах голограмм защитного и части рабочего слоев (фиг. 2). При этом каждую полосу (кольцо) голограммы выполн ют в виде группы прорезанных полосок (колец) с посто нной шириной и щагом следовани , причем ширина каждой полоски (кольца) больше шага следовани  этой же полоски (кольца ) . Оставшийс  в полосах рабочий слой удал етс  путем травлени  его до поверхности подложки травителем, к действию которого устойчив защитный слой. в результате этих операций получаетс  рельефна  голограмма с двухуровневым (бинарным) профилем полос (фиг. 3). Дл  изготовлени  голограммы с трехуровневым профилем полос толщину рабочего 2 и защитного 3 слоев (фиг. 4) выбирают из того же уровн , что и дл  двухуровневой голограммы , подставл   в него число уровней N 3. Весь процесс повтор ют еще один раз (фиг. 4-9). Дл  получени  голограммы с N-уровневым профилем полос весь процесс изготовлени  повтор ют N-1 раз, измен   лишь ширину удал емой полосы (фиг. 1) защитного и части рабочего сло , исход  из того, что все N-1 ступеней в каждой полосе N-уровневой голограммы имеют либо равную ширину, либо она может измен тьс  по определенному закону, учитываемому при расчете голограммы. Предлагаемым способом могут быть изготовлены как отражательные, так .и пропускающие голограммы, причемпропускающие голограммы можно изгот вить либо использу  в качестве защи ного и рабочего слоев прозрачные материалы , либо получением копии рель ёфа с голограммы, у которой в качес ве защитного и рабочего слоев испол зовались непрозрачные материалы. Ко пирование производ т на прозрачном материале, например полиэфирной смо ле холодного отверждени . В случае использовани  копировани  на смоле, формула, по которой определ ют толщ ну защитного и рабочего слоев, принимает вид . N(n-1) где d dn + суммарна  толщина рабочего и защитного слоев; п - показатель преломлени  полиэфирной смолы. Если голограмма предназначена дл  использовани  в отраженном свете , то после изготовлени  ступенчатого профил  на нее дополнительно нанос т отражающее покрытие, а формула, по которой определ етс  толщина защитного и рабочего слоев с учетом услови  п Hj принимает вид d -2 2 2N Предлагаемый способ открывает возможность достижени  посто нства дифракционной эффективности голограмм , используемых в световых пучках с большой угловой апертурой. В этом случае дл  обеспечени  посто нства разйостей оптических путей в соседних полосах голограммы, рабочий и защитный слои необходимо наносить переменной толщины, что позвол ет скомпенсировать изменение разности оптических путей, при изменении угла падени  луча на голограмму , I Таким образом, могут быть изготовлены голограммы, предназначенные дл  использовани  в качестве корригирующих и образцовых оптических элементов в голографических интерферометрах при контроле качества оптических элементов и систем (в том числе и асферической оптики). Особый практический интерес представ л ет применение рельефных синтезированных голограмм в к-ачестве пробных стекол, где требуетс  одновременно высока  дифракционна  эффективность (не менее 30%) и значительные величины световых диаметров (130 мм и более).In this case, for a binary hologram the number of levels N 2. Then mechanically, for example using a diamond cutter, the protective and part of the working layers are removed in the hologram strips (Fig. 2). In this case, each strip (ring) of the hologram is made in the form of a group of cut stripes (rings) with a constant width and a tracking pin, and the width of each strip (ring) is greater than the pitch of the same strip (ring). The working layer remaining in the strips is removed by etching it to the substrate surface with an etchant, to whose action the protective layer is resistant. As a result of these operations, a hologram with a two-level (binary) profile of the strips is obtained (Fig. 3). To produce a hologram with a three-level profile of the strips, the thickness of the working 2 and protective 3 layers (Fig. 4) is chosen from the same level as for the two-level hologram, substituting the number of levels N 3 into it. The whole process is repeated one more time (Fig. 4 -9). To obtain a hologram with an N-level profile of the strips, the entire manufacturing process is repeated N-1 times, changing only the width of the strip to be removed (Fig. 1) of the protective layer and part of the working layer, on the assumption that all N-1 steps in each strip are N - The level hologram has either an equal width, or it can vary according to a certain law, taken into account when calculating the hologram. The proposed method can be used to produce both reflective and transmissive holograms, and transmissive holograms can be made either by using transparent materials as the protection and working layers, or by obtaining a copy of the relay from the hologram that was used as the protective and working layers. opaque materials. Copies are produced on a transparent material, such as a cold cured polyester resin. In the case of copying on a resin, the formula by which the thickness of the protective and working layers is determined takes the form. N (n-1) where d dn + is the total thickness of the working and protective layers; n is the refractive index of the polyester resin. If the hologram is intended for use in reflected light, then after making a stepped profile, a reflective coating is additionally applied to it, and the formula by which the thickness of the protective and working layers is determined taking into account the condition n Hj takes the form d -2 2 2N achieving a constant diffraction efficiency of holograms used in light beams with a large angular aperture. In this case, in order to ensure the constancy of the optical paths in the adjacent strips of the hologram, the working and protective layers must be applied with a variable thickness, which makes it possible to compensate for the change in the difference of the optical paths, while changing the angle of the beam on the hologram, intended for use as a corrective and exemplary optical elements in holographic interferometers in the quality control of optical elements and systems (including aspherical Coy optics). Of particular practical interest is the use of embossed synthesized holograms as a test glass, where both high diffraction efficiency (at least 30%) and significant values of light diameters (130 mm and more) are required.

3 23 2

X -X X X xJ-rX -X X X xJ-r

X X X X XX x x x x

.il.il

f/z.5f / z.5

X X X XX x x x

Claims (1)

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЛЬЕФНЫХ ГОЛОГРАММ СО СТУПЕНЧАТЫМ ПРОФИЛЕМ ПОЛОС, заключающийся в том, что на подложку наносят рабочий и защитный слои, а затем формируют рельеф путем избирательного удаления слоев, наносят следующий защитный слой и операции избирательного удаления слоев и нанесения следующего защитного слоя последовательно повторяют до достижения требуемого числа уровней рельефа, отличающийс я тем, что, с целью упрощения процесса изготовления голограмм с сохранением их высокой дифракционной эффективности, дополнительно перед нанесением защитного слоя после каждого очередного этапа удаления слоев, кроме последнего, наносят рабочий слой, а травление каждый раз осуществляют до подложки.METHOD FOR PRODUCING RELIEF HOLOGRAMS WITH A STEPPED STRIP PROFILE, which consists in applying the working and protective layers to the substrate, and then forming the relief by selective removal of the layers, applying the next protective layer and the operations of selective removing layers and applying the next protective layer are repeated successively until the desired layer is reached the number of relief levels, characterized in that, in order to simplify the process of manufacturing holograms while maintaining their high diffraction efficiency, additionally before by applying a protective layer after each subsequent step of removing layers, except the last one, a working layer is applied, and etching is carried out each time to the substrate. ΊΊ
SU833650314A 1983-07-25 1983-07-25 Method of producing relief holograms having step-like profile of bands SU1141373A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833650314A SU1141373A1 (en) 1983-07-25 1983-07-25 Method of producing relief holograms having step-like profile of bands

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833650314A SU1141373A1 (en) 1983-07-25 1983-07-25 Method of producing relief holograms having step-like profile of bands

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1141373A1 true SU1141373A1 (en) 1985-02-23

Family

ID=21084711

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU833650314A SU1141373A1 (en) 1983-07-25 1983-07-25 Method of producing relief holograms having step-like profile of bands

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1141373A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0424110A2 (en) * 1989-10-18 1991-04-24 Konica Corporation Diffraction grating for colour separation and method for producing the same
MD4098C1 (en) * 2009-02-27 2011-11-30 ШКИЛЁВ Думитру Hologram and device for the application thereon of an individual identification pattern
EA019121B1 (en) * 2010-07-13 2014-01-30 Закрытое Акционерное Общество "Голографическая Индустрия" Security mark and method for the production thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1, Регистрирующие среды дл голографии. Под ред, Н,И. KиpиJIЛoвa и В.А, Барачевского. Л,, Наука, 1975, с, 18-19, 2, Auria L, Photolitographic fabrication thin film-Optics commnications, 1972, V.5, № 4, p, 232-235 (npoTOTHjn) , *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0424110A2 (en) * 1989-10-18 1991-04-24 Konica Corporation Diffraction grating for colour separation and method for producing the same
EP0424110A3 (en) * 1989-10-18 1991-12-27 Konica Corporation Diffraction grating for colour separation and method for producing the same
MD4098C1 (en) * 2009-02-27 2011-11-30 ШКИЛЁВ Думитру Hologram and device for the application thereon of an individual identification pattern
EA019121B1 (en) * 2010-07-13 2014-01-30 Закрытое Акционерное Общество "Голографическая Индустрия" Security mark and method for the production thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5073007A (en) Diffractive optical element
US5218471A (en) High-efficiency, multilevel, diffractive optical elements
US4155627A (en) Color diffractive subtractive filter master recording comprising a plurality of superposed two-level relief patterns on the surface of a substrate
US5227915A (en) Diffractive optical element
US4013465A (en) Reducing the reflectance of surfaces to radiation
EP0271002B1 (en) Transmittance modulation photomask, process for producing the same and process for producing diffraction grating
EP0606726B1 (en) Method for forming a bragg grating in an optical medium
WO1996000912A2 (en) Achromatic optical system including diffractive optical element, and method of forming same
CA2657509C (en) Diffraction grating-fabricating phase mask, and its fabrication method
US5537252A (en) Double blazed binary diffraction optical element beam splitter
US5566024A (en) Beam separation control and beam splitting by single blazed binary diffraction optical element
SU1141373A1 (en) Method of producing relief holograms having step-like profile of bands
US4522862A (en) High resolution recording medium and method for producing same
DE3781444T2 (en) PHOTOMASK FOR THE PRODUCTION OF OPTICAL RECORDING DISKS, METHOD FOR PRODUCING THE PHOTOMASK AND METHOD FOR PRODUCING THE OPTICAL RECORDING DISK.
US734134A (en) Decorated surface and method of producing same.
US6795614B2 (en) Method of making phase mask for machining optical fiber and optical fiber having bragg diffraction grating produced using the phase mask for machining optical fiber
GB2079536A (en) Process for producing an optical network
JPS60230650A (en) Formation of fine pattern
EP0632296A1 (en) Amplitude and phase optical filtering binary diffractive optical element
US5335108A (en) Rotating disc optical synchronization system using alternating binary diffractive optical elements
JPH05150108A (en) Phase shift diffraction grating and production thereof
Urquhart et al. Diffractive lenses utilizing orthogonal cylindrical Fresnel zone plates
SU1631492A1 (en) Method for producing diffractively reflecting optical element
SU371857A1 (en) Artificial hologram of optical surface
JPH03238454A (en) Production of mask for interference exposing