Синтез фазовых компьютерно-синтезированных голограмм без травления подложки для задач оптического контроля и микрообработки

Корольков В.П., Зайцева В.Е., Белоусов Д.А., Малышев А.И., Голубцов С.К., Бельтюгов В.Н., Седухин А.Г.

Ссылка для цитирования:

Корольков В.П., Зайцева В.Е., Белоусов Д.А., Малышев А.И., Голубцов С.К., Бельтюгов В.Н., Седухин А.Г. Синтез фазовых компьютерно-синтезированных голограмм без травления подложки для задач оптического контроля и микрообработки // Оптический журнал. 2026. Т. 93. № 5. С. 15–23. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-05-15-23

Korolkov V.P., Zaitseva V.E., Belousov D.A., Malyshev A.I., Golubtsov S.K., Beltyugov V.N., Sedukhin A.G. Synthesis of phase computer-generated holograms without substrate etching for optical control and micromachining applications [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2026. V. 93. № 5. P. 15–23. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-05-15-23

Ссылка на англоязычную версию:

Аннотация:

Предмет исследования. Фазовые компьютерно-синтезированные голограммы для задач оптического контроля и микрообработки. Цель работы. Теоретическое и экспериментальное исследование подхода к изготовлению пропускающих бинарных фазовых компьютерно-синтезированных голограмм на основе многослойных покрытий. Метод. Для формирования бинарного фазового микрорельефа голограмм использовались последовательно следующие технологические процессы: электронно-лучевое напыление многослойных диэлектрических покрытий, магнетронное напыление пленок хрома, термохимическая сканирующая лазерная запись и реактивное ионное травление. Основные результаты. В результате оптимизации структуры и состава многослойного покрытия показана возможность получения однородной глубины травления и снижения отражения от дифракционной структуры. Практическая значимость. Внедрение разработанного подхода к созданию компьютерно-синтезированных голограмм позволит существенно увеличить выход годных оптических элементов и повысить экономическую эффективность их применения.

Ключевые слова:

компьютерно-синтезированные голограммы, многослойные покрытия, бинарный микрорельеф, контроль асферических поверхностей, интерферометрия, решетки Даммана, лазерная микрообработка

Благодарность:

работа выполнена за счет средств субсидии на финансовую поддержку государственного задания ИАиЭ СО РАН (гос. регистрационный № 124041700107-9) с использованием оборудования ЦКП «Спектроскопия и оптика» ИАиЭ СО РАН и ЦКП «Высокие технологии и аналитика наносистем» НГУ.

Коды OCIS: 050.1950, 050.6875, 120.4640, 120.3930

Список источников:

1. Семенов А.П., Абдулкадыров М.А., Патрикеев В.Е. и др. Интерференционные методы контроля формы поверхностей крупногабаритных асферических деталей на основе линзовых и голограммных корректоров волнового фронта // Оптический журнал. 2013. Т. 80. № 4. С. 33–38.

Semenov A.P., Abdulkadyrov M.A., Patrikeev V.E., et al. Interference methods of testing the surface figure of large aspheric items, based on lens-type and holographic wave-front correctors // J. Opt. Technol. 2022. V. 80. № 4. P. 226–229. https://opg.optica.org/jot/abstract.cfm?uri=jot-80-4-226

2. Poleshchuk A.G., Nasyrov R.K., Asfour J.M. Combined computer-generated hologram for testing steep aspheric surfaces // Opt. Exp. 2009. V. 17. № 7. P. 5420–5425. https://doi.org/10.1364/OE.17.005420

3. Полещук А.Г. Эталонный дифракционный оптический элемент (варианты) // Патент РФ № 2534435. Бюл. 2014. № 33.

Poleshchuk A.G. Reference diffraction optical element (variants) // RF Patent № 2534435. Bull. 2014. № 33.

4. Полещук А.Г., Хомутов В.Н., Маточкин А.Е. и др. Лазерные интерферометры для контроля формы оптических поверхностей // Фотоника. 2016. Т. 58. № 4. С. 38. https://doi.org/10.22184/1993-7296.2016.58.4.38.50

Poleshchuk A.G., Khomutov V.N., Matochkin A.E., et al. Laser interferometers for optical surface testing // Photonics. 2016. V. 58. № 4. P. 38. https://doi.org/10.22184/1993-7296.2016.58.4.38.50

5. Poleshchuk A.G., Korolkov V.P. Laser writing systems and technologies for fabrication of binary and continuous relief diffractive optical elements // Proc. SPIE. 2007. V. 6732. P. 130–139. https://doi.org/10.1117/12.751930

6. Cherkashin V.V., Churin E.G., Korolkov V.P., et al. Processing parameter optimization for thermochemical writing of DOEs on chromium films // Proc. SPIE. 1997. V. 3010. P. 168–179. https://doi.org/10.1117/12.274415

7. Кирьянов В.П., Никитин В.Г. Измерение эффективности дифракционных оптических элементов методом сканирования // Автометрия. 2004. Т. 40. № 5. С. 82–93.

Kir'yanov V.P., Nikitin V.G. Measurement of efficiency of diffractive optical elements by scanning method [in Russian] // Avtometriya. 2004. V. 40. № 5. P. 82–93.

8. Колючкин В.В., Злоказов Е.Ю., Одиноков С.Б. и др. Метод когерентного контроля глубины поверхностного микрорельефа голограммных и дифракционных оптических элементов // Компьютерная оптика. 2015. Т. 39. № 4. С. 515–520.

Kolyuchkin V.V., Zlokazov E.Yu., Odinokov S.B. A coherent measurement method for checking the surface microrelief depth in holographic and diffractive optical elements [in Russian] // Comput. Opt. 2015. V. 39. № 4. P. 515–520.

9. Elfström H., Vallius T., Kuittinen M., et al. Diffractive elements with novel antireflection film stacks // Opt. Exp. 2004. V. 12. № 25. P. 6385–6390. https://doi.org/10.1364/OPEX.12.006385

10. Kolari K. High etch selectivity for plasma etching SiO₂ with AlN and Al₂O₃ masks // Microelectron. Eng. 2008. V. 85. № 5–6. P. 985–987. https://doi.org/10.1016/j.mee.2007.12.037

11. Котликов Е.Н. Металлодиэлектрические полосовые интерференционные фильтры // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 11. С. 70–75. https://doi.org/ 10.17586/1023-5086-2022-89-11-70-75

Kotlikov E.N. Metal-dielectric bandpass interference filters // J. Opt. Technol. 2022. V. 89. № 11. P. 687–690. https://doi.org/10.1364/JOT.89.000687

12. Головашкин Д.Л., Досколович Л.Л., Казанский Н.Л. и др. Дифракционная компьютерная оптика / Под ред. Сойфера В.А. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. 736 с.

Golovashkin D.L., Doskolovich L.L., Kazansky N.L., et al. Diffraction computer optics [in Russian] / Ed. Soifer V.A. Moscow: “FIZMATLIT” Publ., 2007. 736 p.

13. Полещук А.Г., Маточкин А.Е., Черкашин В.В. и др. Интерферометр Физо с дифракционными эталонными сферами для контроля асферической оптики // Голография. Наука и практика. 2015. С. 168–171.

Poleshchuk A.G., Matochkin A.E., Cherkashin V.V., et al. Fizeau interferometer with diffraction reference spheres for monitoring aspherical optics [in Russian] // Holography. Science and Practice. 2015. P. 168–171.

14.Korolkov V.P., Nasyrov R.K., Sedukhin A.G., et al. Polarization effects in interferometric testing with f/1 diffractive transmission sphere // Proc. SPIE. 2020. V. 11551. P. 184–189. https://doi.org/10.1117/12.2573608

15. Электронный ресурс URL: https://all-pribors.ru/opisanie/45513-10-fizo?ysclid=mhg6uxodjc278528958 (Интерферометр Физо / Описание средства измерения).

Electronic resource URL: https://all-pribors.ru/opisanie/45513-10-fizo?ysclid=mhg6uxodjc278528958 (Fizo Interferometer / Description of the measuring instrument [in Russian]).

16. Dammann H., Klotz E. Coherent optical generation and inspection of two-dimensional periodic structures // Optica Acta Int. J. Opt. 1977. V. 24. № 4. P. 505–515. https://doi.org/10.1080/713819570

17. Korolkov V.P., Sedukhin A.G., Kuts R.I., et al. Analyzing the tolerances on direct laser writing of two-dimensional Dammann gratings and performing the software correction of writing modes // Proc. SPIE. 2022. V. 12318. P. 356–361. https://doi.org/10.1117/12.2643720