Введение к работе
Диссертация посвящена формированию и исследованию дифракционного микрорельефа элементов * компьютерной оптики на слоях жидких фотополимеризующихся композиций.
Актуальность темы. В настоящее время хорошо разработан математический аппарат для решения обратных задач фокусировки лазерного излучения в заданную фокальную область. Имеются алгоритмы и пакеты компьютерных программ для синтеза фокусаторов, т. е. фазовых элементов компьютерной оптики, фокусирующих когерентное излучение в отрезок, кольцо, буквенные и цифровые символы. Представляется актуальной задача физической реализации фокусаторов инфракрасного диапазона длин волн, имеющих высоту дифракционного микрорельефа ~ ЮмкМ. Оптическое качество микрорельефа непосредственно определяет энергетическую (дифракционную) эффективность и форму фокальной области.
Полутоновые фоторезисты типа СК-17, СК-502 позволяют получить высоту рельефа не более 2 мкМ. Получение микрорельефа высотой ~ ЮмкМ на желатине и на полиграфическом материале «целлофот» сопряжено с процессом вымывания материала, вызывающим шероховатость поверхности рельефа. Этап вымывания также существенно затрудняет текущий контроль процесса образования микрорельефа. Лито-графические способы многоградационного травлення субстрата используют большое число высокоразрешающих фотошаблонов и имеют значительную чувствительность к глубине каждого травления и качеству совмещения слоев.
Таким образом, остается нерешенной задача разработки одностадийной технологии изготовления фокусаторов с оптически гладким в каждой зоне микрорельефом высоты ~ 10 мкМ гфи обеспечении эффективного контроля процесса образования микрорельефа.
Цель диссертационной работы — разработка новых механизмов рельефообразовання в слоях жидких фотополимерн-зующнхся композиций, позволяющих формировать оптически гладкий профиль микрорельефа для дифракционных оптических элементов —фокусаторов, работающих в среднем и дальнем ИК диапазоне. Исследование нового механизма рельефообразовання.
Научная новизна
-
Впервые обнаружен эффект образования и темпового роста рельефа в слоях частично отвержденных олигоэфира-крилатов после предварительного облучения световым полем с пространственным градиентом интенсивности.
-
Показано, что наблюдаемый эффект рельефообразовання обусловлен массопереносом олнгомера из более темных участков светового поля в более светлые.
-
Установлено, что для экспозиции и мощности актинич-ного излучения существуют некоторые пороговые значения, выше которых происходит резкое уменьшение высоты образующегося микрорельефа.
-
Найдено оптимальное соотношение ингредиентов жидкой фотополимеризующейся композиции, обеспечивающее максимальную высоту и минимальные рассеивающие свойства микрорельефа.
5- На основе нового эффекта рельефообразовання созданы фокусаторы с непрерывно меняющимся профилем микрорельефа в каждой зоне.
Практическая значимость работы. Разработана оригинальная жидкая фотополимеризующаяся композиция (ЖФПК), на основе которой изготовлены высококачественные фокусаторы для СОг лазеров в отрезок, а также в букву «л», имеющие шероховатость микрорельефа, меньшую на два порядка, чем у аналогичных фокусаторов, изготовленных на желатиновой бумаге, и энергетическую эффективность фокусировки, большую на 10%. Созданы методика и приборы интерференционного контроля толщины слоя ЖФПК, в динамическом режиме. Разработаны методика н установка дифракционного контроля процесса рельефообразовання с помощью не-актиничного лазерного излучения.
На основе предложенного способа формирования микрорельефа с непрерывно меняющимся профилем разработана
воспроизводимая технология изготовления фокусаторов для СОг лазеров.
По результатам работы сделано изобретение.
На защиту выносятся:
физический механизм, лежащий в основе формирования одностороннего микрорельефа, в том числе с непрерывно меняющимся профилем, на слоях жидких фотополимернзую-щихся композиций;
физические условия снижения светорассеяния на поверхности микрорельефа при записи высокоэффективных отражательных дифракционных оптических элементов для СОг лазеров;
-— новый состав жидкой фотополимеризующейся композиции на основе олигоэфиров, фотоинищшрованных к ультрафиолетовому излучению.
Апробация работы. Основные материалы, включенные в диссертацию, докладывались на Международной конференции по трехмерной голографии (г. Киев, 1989); четвертом Всесоюзном совещании по полимерным оптическим материалам (г. Черноголовка, 1990); Всесоюзном совещании «Комьютер-иая оптика» (г. Тольятти, 1990); на семинаре в институте Химической физики (г. Москва, 1991); на семинарах в СФЦКБ Уникального приборостроения АН СССР (г. Самара).
Публикации. По основным результатам диссертации опубликовано 9 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (145 наименований). Изложена на/г^трашщах, иллюстрирована 56 рисунками и б таблицами.
