ITMO
en/ en

ISSN: 1023-5086

en/

ISSN: 1023-5086

Научно-технический

Оптический журнал

Полнотекстовый перевод журнала на английский язык издаётся Optica Publishing Group под названием “Journal of Optical Technology“

Подача статьи Подать статью
Больше информации Назад

DOI: 10.17586/1023-5086-2023-90-03-48-59

УДК: 681.785.55, 535-32

Создание плоских и вогнутых решеток с переменным шагом для вакуумной области спектра методом интерференционной литографии и их применение

Колесников А.О., Михайлов В.Н., Рагозин Е.Н., Ратушный В.П., Соловьев А.А., Шатохин А.Н.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Колесников А.О., Михайлов В.Н., Рагозин Е.Н., Ратушный В.П., Соловьев А.А., Шатохин А.Н. Создание плоских и вогнутых решеток с переменным шагом для вакуумной области спектра методом интерференционной литографии и их применение // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 3. С. 48–59. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-03-48-59

 

Kolesnikov A.O., Mikhailov V.N., Ragozin E.N., Ratushnyi V.P., Soloviev A.A., Shatokhin A.N. Fabrication of plane and concave varied line-space gratings for the vacuum spectral domain by interference lithography and their application [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2023. V. 90. № 3. P. 48–59. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-03-48-59

Ссылка на англоязычную версию:

A. O. Kolesnikov, V. N. Mikhailov, E. N. Ragozin, V. P. Ratushnyi, A. A. Soloviev, and A. N. Shatokhin, "Fabrication and application of plane and concave varied line-space gratings for the vacuum spectral domain by interference lithography," Journal of Optical Technology. 90(3), 131-137 (2023). https://doi.org/10.1364/JOT.90.000131

Аннотация:

Предмет исследования. Возможность создания решеток с шагом, изменяющимся на поверхности решетки по заданному закону (так называемых Varied Line­Space gratings, или VLS­решеток), со средней (порядка 600 мм–1) и высокой (до 3000 мм–1) частотой штрихов методом интерференционной литографии на длине волны аргонового лазера 488 нм. Цель работы. Разработка  VLS­решеток для спектрографов высокого разрешения с плоским полем для вакуумной ультрафиолетовой и мягкой рентгеновской областей спектра и их испытание при регистрации линейчатых спектров многозарядных ионов в лазерной плазме. Метод. Разработанный метод позволяет создавать дифракционные VLS­решетки для работы в спектрографах при скользящем падении излучения. На первом этапе проводится расчет оптической схемы со сферическим зеркалом­аберратором, обеспечивающей требуемое распределение частоты интерференционных полос на поверхности решетки. После «записи» решетки на фоторезисте и его проявления измеряются параметры полученной решетки по дифракции лазерного излучения (632,8 нм), далее проводятся юстировка спектрографа, регистрация линейчатых спектров в мягкой рентгеновской области и оценка характеристик прибора. Основные результаты. Созданы VLS­решетки с золотым отражающим покрытием – плоские (с частотой штрихов на краях решетки 530 и 670 мм–1) и сферические (радиус кривизны 6 м, частоты 2100 и 2700 мм–1). Параметры VLS­решеток близки к проектным. Получены спектры многозарядных ионов в области 10–25 нм и продемонстрирована спектральная разрешающая способность 103, ограниченная лишь размером ячеек (13 мкм) используемого детектора ПЗС. Практическая значимость. Продемонстрированы возможности отечественной технологии интерференционной литографии для создания VLS­решеток и VLS­спектрографов на их основе для мягкого рентгеновского диапазона спектра. Спектрограф будет использован для регистрации мягкого рентгеновского излучения при взаимодействии мультитераваттного лазерного излучения с различными мишенями.

 

Благодарность: работа выполнена при поддержке РНФ (Грант 20­62­46050).

Ключевые слова:

VLS­решетка, интерференционная литография, мягкий рентгеновский диапазон, спектрограф с плоским полем, стигматический спектрограф, многослойные рентгеновские зеркала

Коды OCIS: 050.1950, 110.3960, 120.6200, 300.6540, 300.6560, 340.7470

Список источников:
  1. Kita T., Harada T., Nakano N., Kuroda H. Mechanically ruled aberration­corrected concave gratings for a flat­field grazing­incidence spectrograph // Appl. Opt. 1983. V. 22. № 4. P. 512–513. https://doi.org/10.1364/AO.22.000512
  2. Harada T. Design and application of a varied­space plane grating monochromator for synchrotron radiation // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 1990. V. 291. № 1–2. P. 179–184. https://doi.org/10.1016/0168­9002(90)90056­C
  3. Hettrick M.C., Underwood J.H. Varied­space grazing incidence gratings in high resolution scanning spectrometers // AIP Conf. Proc. American Institute of Physics. 1986. V. 147. № 1. P. 237–245. https://doi.org/10.1063/1.35993
  4. Kolesnikov A., Vishnyakov E., Shatokhin A., Ragozin E. Conception of a single­component broadband high­resolution plane­VLS­grating monochromator // Appl. Opt. 2022. V. 61. № 17. P. 5334–5340. https://doi.org/10.1364/AO.462053
  5. Вишняков Е.А., Шатохин А.Н., Рагозин Е.Н. Концепция широкополосных стигматических спектрометров высокого разрешения для мягкой рентгеновской области спектра // Квант. электрон. 2015. Т. 45. № 4. С. 371–376. https://doi.org/10.1070/QE2015v045n04ABEH015595
  6. Shatokhin A.N., Kolesnikov A.O., Sasorov P.V., Vishnyakov E.A., Ragozin E.N. High­resolution stigmatic spectrograph for a wavelength range of 12.5–30 nm // Opt. Exp. 2018. V. 26. № 15. P. 19009–19019. https://doi.org/10.1364/OE.26.019009
  7. Soloviev A., Burdonov K., Chen S.N., Eremeev A., Korzhimanov A., Pokrovskiy G.V., Pikuz T.A., Revet G., Sladkov A., Ginzburg V., Khazanov E., Kuzmin A., Osmanov R., Shaikin I., Shaykin A., Yakovlev I., Pikuz S., Starodubtsev M., Fuchs J. Experimental evidence for short­pulse laser heating of solid­density target to high bulk temperatures // Sci. Rep. 2017. V. 7. Article ID: 12144. https://doi.org/10.1038/s41598­017­11675­2
  8. Pirozhkov A.S., Esirkepov T.Zh., Pikuz T.A., Faenov A.Ya., Ogura K., Hayashi Y., Kotaki H., Ragozin E.N., Neely D., Kiriyama H., Koga J.K., Fukuda Y., Sagisaka A., Nishikino M., Imazono T., Hasegawa N., Kawachi T., Bolton P.R., Daido H., Kato Y., Kondo K., Bulanov S.V., Kando M. Burst intensification by singularity emitting radiation in multi­stream flows // Sci. Rep. 2017. V. 7. № 1. Article number: 17968. https://doi.org/10.1038/s41598­017­17498­5
  9. Рагозин Е.Н., Вишняков Е.А., Колесников А.О., Пирожков А.С., Шатохин А.Н. Спектрометры для мягкого рентгеновского диапазона на основе апериодических отражательных решеток и их применение // УФН. 2021. Т. 191. № 5. С. 522–542. https://doi.org/10.3367/UFNr.2020.06.038799
  10. Lin D., Liu Z., Dietrich K., Sokolov A., Sertsu M.G., Zhou H., Huo T., Kroker S., Chen H., Qiu K., Xu X., Schäfers F., Liu Y., Kley E.­B., Hong Y. Soft X­ray varied­line­spacing gratings fabricated by near­field holography using an electron beam lithography­written phase mask // J. Synchrotron Radiation. 2019. V. 26. № 5. P. 1782–1789. https://doi.org/10.1107/S1600577519008245
  11. DeRoo C.T., Termini J., Grisé F., McEntaffer R.L., Donovan B.D., Eichfeld C. Limiting spectral resolution of a reflection grating made via electron­beam lithography // Astrophys. J. 2020. V. 904. № 2. P. 142–151. https://doi.org/10.3847/1538­4357/abbe15
  12. Колесников А.О., Рагозин Е.Н., Шатохин А.Н. Концепция стигматического рентгеновского спектрографа с плоским полем на основе конической дифракции // Квант. электрон. 2022. Т. 52. № 5. С. 491–496. https://doi.org/10.1070/QEL18048
  13. McCoy J.A., McEntaffer R.L., Miles D.M. Extreme ultraviolet and soft X­ray diffraction efficiency of a blazed reflection grating fabricated by thermally activated selective topography equilibration // Astrophys. J. 2020. V. 891. № 2. P. 114–125. https://doi.org/10.3847/1538­4357/ab76d3
  14. Harzendorf T., Michaelis D., Flügel­Paul T., Bianco A., Oliva E., Zeitner U. Surface relief gratings manufactured by lithographic means being a candidate for VLT MOONS instrument’s main dispersers // Proc. SPIE. 2018. V. 10706. P. 1070621. https://doi.org/10.1117/12.2313164
  15. Namioka T., Koike M. Aspheric wave­front recording optics for holographic gratings // Appl. Opt. 1995. V. 34. № 13. P. 2180–2186. https://doi.org/10.1364/AO.34.002180