SU1765129A1 - Прозрачный материал дл электронно-лучевого формировани в нем рефракционных интегрально-оптических элементов и структур - Google Patents

Abstract

Область использовани - приборостроение , изготовление оптич и интегрально-оп- тич. элементов и конструкций в прозрачных средах. Сущность изобретени : примен ют оксидное фосфатное лазерное стекло, содержащее катионы-модификаторы Na или К, при следующем соотношении компонентов, мол.%: РаОб - 45-38, МеаО - 20-35, ВаОз - 20-5, МдО - 10-25, где Me К или Na, в качестве прозрачного материала дл  электронно-лучевого формировани  в нем интег- рально-оптич. элементов и структур, основанных на рефракции света. При воздействии электронным пучком с энергией 3-30 кэВ и при дозе поглощенных электронов более 6 1017 электронов/см2, существенно увеличиваетс  показатель преломлени  указанного стекла.

Description

(Л

С

Изобретение относитс  к технике формировани  в твердых прозрачных средах оптических и интегрально-оптических элементов и структур методом локального изменени  показател  преломлени  под действием электронного пучка, а также к технике записи на прозрачном носителе оптически воспроизводимой инфорамции пу- тем создани  в носителе оптического фазового изображени .

Известно, что в плавленом кварце облучением электронами с энергией 15 кэВ можно сформировать локальные приповерхностные области с повышенным по сравнению с матрицей показателем преломлени . Среднее по глубине относительное увеличение показател  преломлени  дп/п 0,4% достигаетс  при дозе облучени  - 1,3 1019 электрон/см2, причем в плавпеном кварце

можно создать канальные оптические волноводы, а также конструкции на их основе.

Плавленный кварц, как материал дл  электронно-лучевого формировани  в нем рефракционных элементов, обладает следующими недостатками: высока  доза облучени , необходима  дл  получени  достаточного дл  указанных целей изменени  показател  преломлени , высока  стоимость исходного материала, обусловленна  в числе других факторов4 высокой температурой варки стекла и сложностью его очистки, высока  трудоемкость и, следовательно , стоимость процесса изготовлени  тонких оптических гладких пластин, необходимых дл  интегрально-оптических устройств .

N о

СЛ

Ю Ю

Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности материала к электронно-лучевому воздействию.

Цель достигаетс  применением фосфатного лазерного стекла, содержащего ка- тионы-модификаторы Na или К, при следующем соотношении компонентов, мол.%:

P2U545-38

МеО20-35

В20з20-5

МдО10-25

где Me- К или Na.

Сверх этого основного состава в стекло могут входить в обычных небольших количе- ствах ( 1 %) з качестве примеси ионы редкоземельных элементов, делающие стекло лазерной активной средой, Они физически не вли ют на радиационные свойства стекол .

Применение фосфатных стекол указанного выше состава по новому назначению стало возможным благодар  эффекту, заключающемус  в том, что при энергии 3-30 кэВ и дозе поглощенных электро- нов 6 10 эл/см2 остросфокусированный электронный пучок производит в фосфатных стеклах физико-химические изменени , привод щие к существенному увеличению их показател  преломлени .

В указанном узком интервале концентраций стекла сохран ют практически одинаковую способность измен ть показатель преломлени  под воздействием электронного пучка, что было установлено с по- мощью интерференционно-микроскопических измерений. Также было установлено , что электронное облучение измен ет не только показатель преломлени  стекла,, но и его коэффициент вторичной эмиссии электронов, что дает возможность производить не только оптическое, но и электронно-лучевое воспроизведение записанной на таком стекле информации.

Перед использованием стекла по ново- му назначению его поверхность покрываетс  вспомогательной тонкой ( 1000А) электро- и теплопровод щей пленкой металла (например, Аи, AI), котора  после электронно-лучевой обработки может быть при необходимости сн та механическим или химическим путем.

Пример. Оптически полированный образец стекла состава 0,4Ра05 - О. - 0,2МдО - 0,1 ВаОз локально облучают элект- ронным пучком диаметром 3 мкм при энергии электронов 25 кэВ и дозе поглощенных электронов 2 1018 эл/см плотность поглощенного образцом тока пучка составл ет 1,3 А/см , скорость перемещени  пучка по образцу- 100 мкм/мин. В процессе облучени  разогрев стекла под пучком не превышает 80°. Оптическое изображение получают в режиме фазового контраста на просвет. Облученна  область характеризуетс  измененным по сравнению с необлученной матрицей показателем преломлени . Дл  данного образца при дозе поглощенных электронов 2 1018 эл/см2 среднее относительное увеличение показател  преломлени , определенное с помощью интерференционно-оптического микроскопического метода расщеплени , составило 5п/л 1,2%.

Относительное усредненное по облученной области изменение показател  преломлени  в фосфатных стеклах указанного состава при локальном электронном воздействии в 2-5 раз выше, чем у плавленого кварца, и достигаетс  при дозах в 5 раз меньших.

Техническое решение существенно расшир ет круг оптических стекол, показатель преломлени  которых эффективно трансформируетс  электронным пучком. В этот круг ввод тс  стекла, которые могут быть сделаны оптически активными введением соответствующих элементов-добавок (редкоземельные элементы).

Внедрение в практику прозрачных оптических материалов, показатель преломлени  которых может быть эффективно увеличен электронным пучком, позволит развить способы изготовлени  элементов интегральной оптики, основанные на внешних воздействи х на однородные материалы .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Применение оксидного фосфатного лазерного стекла, содержащего катионы-модификаторы Na или К, при следующее соотношении компонентов, мол,%:

   Р20545-38

   Ме2020-35

   В20з20-5

   МдО10-25

   где Ме-К или Na,

   в качестве прозрачного материала дл  электронно-лучевого формировани  в ней рефракционных ингредиентов интегрально- оптических элементов и структур.