Способ изготовления низкочастотных амплитудных решеток

Способ изготовления низкочастотных амплитудных решеток

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е <„>92777()

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиик

Социапнстичесини

Респубпии (61) Дополнительное к авт. спид-ву (22) Заявлено 29. 09. 80 (21) 2988544/29 33 с присоединением заявки пв (23) Приоритет (5! )М. Кл.

С 03 С 17/0

G 02 В 5/18

9кударствонвй квмитвт

СССР пю делам изабрвтвиий и етирытий

Опубликовано 15.05.82. Бюллетень М 18

Дата опубликования описания 1 7 . 05 . 82 (53) УДК 666.1. .056(088,8) (72) Авторы изобретения

Н.И. Балясников, С.А. Стрежнев и В.В. Куи (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НИЗКОЧАСТОТНЫХ

АМПЛИТУДНЫХ РЕШЕТОК

Изобретение относится к способам изготовления дифракционных решеток, в частности амплитудных решеток.

Амплитудная решетка представляет . собой совокупность чередующихся равноотстоящих прозрачных и непрозрачных участков штрихов. Например, решетки для дифракционного интерферометра имеют отношение пропускающей части к общей ширине штриха постоянной решетки, как 1/5 — 1/4 с жесткими допусками на ширину пропускающей части не превышающими + 53 ее ширины.

Известен способ изготовления низкочастотных амплитудных решеток с частотой деления 4-200 штр/мм фотографическим путем 11).

Недостатком способа является низкое качество решеток вследствие силь.ного падения проэрачност с уменьшением ширины пропускающих свет участков штриха, в результате рассеивания света в фотоэмульсии при экспонировании, а также зернистости слоя. ТочI ность решеток недостаточна также вследствие деформации и светорассеяния материала, на котором они изготовлены.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ изготовления прозрачных решеток для метрологических целей путем нанесения на стеклянную подложку слоя алюминия толщиной, выбираемой из условия полного заполнения IQTpHxoN постоянной решетки и примерно равной 0,3-0,5 от постоянной решетки, формирования алмазным резцом штрихов двугранного симметричного профиля с заданной постоянной решетки на scp толщину слоя и дальнейшего формирования прозрачных участков штрихов протравливанием.

Способ позволяет получать амплитудные решетки, имеющие 200, 600 и

1200 штр/мм. Толщина слоя алюминия, в данном способе выбирается из усло-. вия полного заполнения штрихом посто-. з 92777 янной решетки с учетом этого условия.

Слой алюминия наносится толщиной, примерно 0,3-0,5 от постоянной решетки. При нарезании резцом решеток с частотой деления 200-1200 штр/мм с последующим протравливанием штрихов на слоях такой толщины амплитудные высокочастотные решетки получаются достаточно хорошего качества (2).

Недостатком данного способа при 10 изготовлении низкочастотных амплитудных решеток с частотой деления 50; 100 штр/мм является то, что нанесение слоя алюминия толщиной 0,3-0,5 от постоянной решетки, нарезания 15 штрихов алмазным резцом с последующим их протравливанием не обеспечивает достаточно хорошего качества решеток, так как они имеют низкий коэффициент пропускания света. Это вы- щ0 звано тем, что слои алюминия в этом случае имеют большую толщину, равную

3,4-6,8 мкм, например для решеток с частотой деления 75 штр/мм, вследствие чего при протравливании штрихов не- 25 обходимо удалять достаточно большую часть слоя, а это не позволяет точно выдержать отношение пропускающей части к общей ширине штриха. Кроме того, чем большую толщину слоя необходимо удалить протравливанием, тем сильнее проявляется неравномерноСть травления слоя, вызванная его неоднородностью, что приводит к искривлению кромок штрихов и значительному снижению ка35 чества решетки. Существенным недостат. ком способа является то, что при нарезании решеток на толстых слоях удельные нагрузки на резец достигают нескольких сот килограммов на квадрат40 ный милиметр. Вследствие чего при формировании резцом штрихов на всю толщину слоя, т.е. когда режущая кромка резца касается стеклянной подложки, происходит разрушение поверхност45 ного слоя подложки и режущей кромки резца, что приводит к уменьшению коэффициента пропускания света прозрачными участками решетки. Известные способы не позволяют изготовлять низкочастотные амплитудные решетки высо- 5

50 кого качества.

Цель изобретения — повышение качества решеток.

Указанная цель достигается тем, ° что согласно способу изготовления низкочастотных амплитудных решеток путем нанесения на стеклянную подложку слоя алюминия, формирования

0 4 штрихов двугранного симметричного профиля с заданной постоянной решеткой прозрачных участков, слой алюминия наносят толщиной, равной 0,08-0,10 от заданной постоянной решетки, а штрихи формируют с углом наклона граней к поверхности подложки в пределах 15-20

На чертеже изображена последовательность изготовления низкочастотной амплитудной решетки.

На -стеклянную подложку 1 наносят слой алюминия 2, толщиной, равной

0,08-0,10 от заданной постоянной с решетки. На слое алюминия 2 алмазным резцом формируют штрихи двугранного симметричного профиля с углом ñ Наклона граней 3 к поверхности подложки в пределах с = 15-20О. Штрихи формируют с определенным интервалом, равным постоянной решетки d и на всю толщину слоя алюминия 2. После чего производят формирование прозрачных участков штрихов Р, например протравлением или оксидированием слоя алюминия на определенную глубину, зависящую от ширины прозрачного участка штриха P.

Нанесение слоя алюминия толщиной, равной 0,08-0,19 от постоянной с1 решетки обусловлено как условиями последующего формирования резцом штрихов в слое, так и условиями протравливания штрихов при получении амплитудной решетки, Увеличение толщины слоя 2 алюминия больше указанных пределов приводит при формировании штрихов к увеличению нагрузки на резец, что приводит, в свою очередь, к разрушению поверхностного слоя стеклянной подложки и лезвия алмазного резца. Увеличение толщины наносимого слоя 2 приводит также к неравномернос. ти травления слоя алюминия, вследствие чего штрихи имеют неровные кромки . Bce это снижает коэффициент про-пускания света решеткой и искажает фронт волны дифрагированного излучения. При уменьшении толщины слоя 2 ниже 0,08 от постоянной решетки при протравливании слой 2 протравливает ся почти полностью, а при оксидировании становится прозрачным.

Выбор оптимального предела формирования углов наклона граней 3 штриха к поверхности подложки в пределах о с(= 15-20 при указанных толщинах слоев обусловлен тем, что от величины угла зависит качество формования штри5 92777 ха. При угле о менее 15 нагрузки на резец возрастают, а при увеличении данного угла более 20 при протраво ливании штрихов необходимо удалять значительно большую толщину слоя 2 5 для получения заданной ширины прозрачного участка P.

Необходимо изготовить амплитудную решетку с частотой деления 75 штр/мм и шириной пропускающей части штриха, равной 2,6 мкм. Постоянная такой решетки 13,3 мкм. По известному способу она равна (0,3-0, } g, т.е. 3,996,65 мкм. При нарезании на таких слоях штрихов алмазным резцом бицилиндри- ts ческой формы удельные нагрузки на резец достигают 350 кгlмм

По предложенному способу толщина слоя выбирается 0,1cl, т.е. 1,33 мкм.

Штрихи формируются с углом наклона о граней к поверхности заготовки в пределах 15-20 . Использование таких о слоев и формирование штрихов с оптимальными углами наклона граней позволяет снизить удельную нагрузку на ре- 25 зец примерно на 100-150 кг/мм

2.

Штрихи в слое алюминия формируются путем пластической деформации его алмазным резцом бицилиндрической формы.

Нагрузка на резец подбирается следую- Зо щим образом. На пробной заготовке при разной нагрузке нарезают на специальной машине группы штрихов, которые затем просматривают под микроскопом при

5001 увеличении. Для последующей нарезки штрихов решетки выбирается та

1 нагрузка на резец, при которой штрихи

0 6 выполняются на всю глубину слоя алюминия и не имеют дефектов. После чего этим же резцом при выбранной нагрузке нарезаются штрихи решетки. После чего прозрачные участки штрихов формируются путем оксидирования слоя алюминия до получения прозрачной части штриха равной 2,6 мкм.

Решетки, изготовленные по предлагаемому способу имеют коэффициент пропускания на 15-203 выше, чем решетки, изготовленные по известному способу. формула изобретения

Способ изготовления низкочастотных амплитудных решеток путем нанесения на стеклянную подложку слоя алюминия, формирования штрихов двугранного симметричного профиля с заданной постоянной решетки и прозрачных участков, отличающийся тем, что, с целью повышения качества решеток, слой алюминия наносят толщиной, равной 0,08-0,10 от заданной постоянной решетки, а штрихи формируют с углом наклона граней к поверхности подложки в пределах 15-20 .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ennos А.Е. Preporation of diffraction Gratings. - J.Optical Society America, 50, 14, 1960.

2. Авторское свидетельство СССР

N 141643, кл. С 02 В 5/18, 1960.

ВНИИПИ Заказ 31571эс Тираж 507 Подписное

Филиал ППП "Патент"; г. Ужгород, ул. Проектная, 4