PL171204B1

PL171204B1 - Struktura czynna optycznie, sposób wytwarzania struktury czynnej optyczniei urzadzenie do wytwarzania struktury czynnej optycznie PL PL PL PL PL

Info

Publication number: PL171204B1
Application number: PL92308640A
Authority: PL
Inventors: Joachim Hentze; Vitaly N Dr Lissotschenko
Original assignee: Joachim Hentze; Lissotschenko Vitaly N
Priority date: 1992-10-15
Filing date: 1992-10-30
Publication date: 1997-03-28
Also published as: HU217401B; AU676669B2; HUT70343A; BR9207167A; SK47895A3; JPH08502368A; US5504302A; JP3225359B2; CZ93295A3; HU9500927D0; CZ282703B6; KR100303175B1; AU2882492A; RU95109839A; DE4234740C2; ATE161974T1; RU2114450C1; WO1994009389A1; EP0664891B1; CA2147009A1

Abstract

17 Urzadzenie do wytwarzania struktury czynnej optycznie, znamienne tym, ze w komorze prózniowej (3) zawiera pasmowe zródlo elektronów (40) do wytwarzania promienia elektronowego (4) stapiajacego na podlozu (1) strefe stapiania (11) z wlaczona za nim, zasilana wysokim napieciem, anoda (41) ze szczelina, oraz zasilane napieciem ogniskuja- cym elektrody ogniskujace (42), ustawione prostopad- le do plaszczyzny podloza w której znajduje sie nosnik ( 2) ze znajdujacym sie na mm przynajmniej jednym podlozem ( 1 ), 1 przesuwane zgodnie ze sterowaniem za pomoca urzadzenia transportowego ( 2 0) PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest struktura czynna optycznie, sposób wytwarzania struktury czynnej optycznie oraz urządzenie do wytwarzania struktury czynnej optycznie, a zwłaszcza soczewek i zespołów soczewkowych, jak również pryzmatów, przy czym w przynajmniej jednym etapie maskowania i następnym etapie trawienia na podłożu tworzy się schodkową, aktywną optycznie strukturę podstawową, która następnie w etapie stapiania, przez nagrzewanie do punktu topliwości, ulega wygładzeniu wskutek działania napięcia powierzchniowego stopionego podłoża.

171 204

Tego rodzaju struktury czynne optycznie oraz sposób ich wytwarzania i urządzenia znane są z publikacji. Laser Focus World, 1991, stt. 93-99. W lym artykule zamieszczono przegląd sześciu różnych konwencjonalnych sposobów wytwarzania mikrosoczewek i mikrozespołów soczewkowych. Najnowsza metoda polega na tyrn, że za pomocą maskowania fotolitograficznego i następnego trawienia powierzchni podłoża otrzymuje się strukturę o kształcie w przybliżeniu soczewkowym, którą poddaje się obróbce cieplnej, w wyniku czego występują niewielkie przemieszczenia mas, i możliwe jest otrzymanie jakościowo dobrych soczewek. Litografię wykorzystuje się stosując wiele masek, z których każda jest sporządzona tak, że wytrawiona następnie struktura schodkowa w całości tworzy w przybliżeniu kształt soczewki. Obróbka cieplna powoduje pełne stopienie materiału soczewki oraz podłoża nośnego. Przy tym napięcie powierzchniowe oddziałuje na kształt całej powierzchni i masy soczewki, jak również otaczającego ją podłoża. W wyniku tego występuje wprawdzie pewne zmniejszenie schodkowości struktury, jednakże parametry optyczne soczewki ulegają silnej zmianie, co prowadzi do dużych błędów optycznych i znacznych rozrzutów i odchyleń charakterystyki soczewki w stosunku do charakterystyki zadanej wstępnie.

Poza tym z publikacji: Spektrum der Wissenschaft, 1992, str. 34-50, Veldkamp i m., Bmare Optik (Optyka Binarna), znane jest wytrawianie płaskich soczewek dyfrakcyjnych na płaskiej stronie refrakcyjnej soczewki płaskowypukłej, przy czym przeciwstawne aberracje chromatyczne optyki refrakcyjnej i dyfrakcyjnej ulegają wzajemnej kompensacji, i osiąga się poprawność przenoszenia barw w szerokim zakresie widma. Wytrawiane soczewki refrakcyjne powodują jednakże silne rozpraszanie światła w wyniku schodkowości ich wytrawionych powierzchni czołowych, co zmniejsza kontrast odwzorowania. W celu usunięcia tego błędu w możliwie dużym zakresie długości fal, stosuje się wiele etapów maskowania i wytrawiania, na przykład do 12, przy czym zmniejszają się wysokości wytrawianych schodków. Oznacza to wysoką pracochłonność i prowadzi do znacznej ilości braków.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie struktury czynnej optycznie, sposobu jej wytwarzania i urządzenia umożliwiającego przemysłowe wytwarzanie struktury czynnej optycznie, zwłaszcza płaskich zespołów soczewek, przy zachowaniu dużej precyzji i wąskich tolerancji parametrów optycznych.

Struktura czynna optycznie, uformowana z fotolitograficznej struktury podstawowej przez natopienie i wypolerowana, charakteryzuje się według wynalazku tym, że struktura podstawowa sięga tylko powierzchownie, poprzez jeden do pięciu stopni wysokości swej wieloschodkowej struktury, tak, że stopnie są sfazowane, oraz na krawędziach i u podstawy są zaokrąglone.

Korzystnie jest ona wykonana z kwarcu lub szkła i stanowi soczewkę lub płaski zespół soczewkowy, złożony z ustawionych wsoófogniskowo soczewek asferycznych.

Korzystnie stanowi ona kompensacyjny zespół optyczny posiadający profilowanie w formie płasko falistej, powstałe przez stopienie fotolitograficznej struktury podstawowej, umieszczony przed lub za wadliwym zespołem optycznym lub wadliwą soczewką.

Sposób wytwarzania struktury czynnej optyczniezwłaszcza soczewki i zespołu soczewkowego, jak również pryzmatu, w którym w przynajmniej jednym etapie maskowania i następnym etapie trawienia na powierzchni podłoża tworzy się za pomocą maski, schodkową, aktywną optycznie strukturę podstawową, która następnie w etapie stapiania, przez nagrzewanie do stopienia ulega wygładzeniu wskutek działania napięcia powierzchniowego stopionego podłoża charakteryzuje się według wynalazku tym, że w etapie stapiania podłoże z naniesioną na nie strukturą podstawową umieszcza się w komorze próżniowej, i następnie strukturę podstawową poddaje się działaniu ukształtowanego pasmowo, przyspieszanego wysokim napięciem, strumienia elektronowego przy równoczesnym jego ciągłym przemieszczaniu względem podłoża, prostopadle względem dłuższego poprzecznego wymiaru strumienia elektronowego po powstałej na strukturze podstawowej strefie stapiania, którego gęstość energii powoduje, ze strefę stapiania stapia się do głębokości, odpowiadającej wysokości przynajmniej jednego schodka struktury podstawowej.

Korzystnie strumień elektronowy przyspiesza się napięciem przyspieszającym wynoszącym kilka, korzystnie 2-5 kilowoltów.

171 204

Korzystnie strefę stapiania stapia się do głębokości równej 1-5, a zwłaszcza 1-2,5 wysokości schodka.

mtz λοπ te hu

Korzyson in anutincu nk ΐe» nocmouiA no ϊΌπιΙ'Ίιιγύρ nnHetou/rstv»i o j», puonn/nw nu ornim lun^v vuz iu r» ό u /· poddawaną jego działaniu strefę stapiani a stapia się na szerokości, która jes t równa co najmniej podwójnej śaedniej szerokoćci schodka.

Korzystnie podłoże na nośniku nagrzewa się w komorze próżniowej w etapie wstępnego nagrzewania do temperatury nagrzewania wstępnego, która jest niższa o co najwyżej 100 °K, korzystnie, 50°K od temperatury topnienia lub mięknienia materiału struktury podstawowej.

Korzystnie maskę wykorzystywaną w etapie maskowania, przy pozycjonowaniu ukierunkowuje się w taki sposób, że wskazuje takie odkształcenia w stosunku do zadanego kształtu podstawowego, że przy takim samym przejściu strefy stapiania otrzymane w ten sposób wstępne odkształcenie struktury podstawowej kompensuje odkształcenia struktury podstawowej.

Korzystnie etap maskowania prowadzi się metodą fotolitograficzną, przez naświetlanie światłem laserowym lub za pomocą naświetlania wiązką elektronową, a następny etap trawienia prowadzi się z zastosowaniem ciekłego lub gazowego środka trawiącego, a zwłaszcza z zastosowaniem trawienia plazmowego lub strumieniem jonów.

Korzystnie wytwarza się maskę, która odpowiada zadanemu kształtowi idealnemu, i dodatkowo przeprowadza się obwodowe aoZtrawianij jej konturów, tak aby przy stapianiu tak maskowanej, a następnie wytrawianej struktury podstawowej powstał idealny kształt optycznego elementu strukturalnego.

Korzystne w jednym etapie maskowania i jednym następnym etapie trawienia, wytwarza się wJpółogniskowy planarny zespół soczewkowy, którego schodki w następnym wykonanym etapie stapiania zostają Jfszowane i zaokrąglone na krawędziach i u podstawy.

Korzystnie sprawdza się pomiarowo daną soczewką lub inny element optyczny, i zależnie od jego wad optycznych, na przykład aberracji chromatycznej, oblicza się i następnie wykonuje maskę lub grupę masek odpowiadających strukturze korekcyjnego lub kompensacyjnego elementu optycznego, przy czym kompensacyjny element optyczny wykonuje się w etapach maskowania, trawienia na płaskiej powierzchni soczewki lub na korekcyjnej płytce optycznej.

Korzystnie w etapach maskowania i trawienia wytwarza się strukturę podstawową płaskiego zespołu soczewkowego, którego każda z poszczególnych soczewek ukierunkowana jest na wspólne ognisko zespołu, i ukształtowana jest jako asferyczna, a następnie w etapie stapiania doprowadza się je do asferycznego kształtu idealnego.

Korzystnie strukturę podstawową wytrawia się w światłowodzie z falą powierzchniową, korzystnie z niobanu litu, przy czym wytwarza się strukturę podstawową, o kształcie wJaółognlJkowych sektorów lub soczewek, której ognisko znajduje się wewnątrz światłowodu z falą powierzchniową.

Korzystnie strukturę czynną optycznie wykonuje się jako powierzchnię lustrzaną na podłożu metalicznym, składającym się korzystnie ze srebra lub chromu, lub z optycznie czynną strukturę po etapie stapiania poddaje się lustrzeniu, w etapie lustrzenia, korzystnie za pomocą naparowywania próżniowego.

Urządzenie do wytwarzania struktury czynnej optycznie charakteryzuje się według wynalazku tym, że w komorze próżniowej zawiera pasmowe źródło elektronów do wytwarzania promienia elektronowego stapiającego na podłożu strefę stapiania z włączoną za nim, zasilaną wysokim napięciem, anodą ze szczeliną, oraz zasilane napięciem ogniskującym elektrody ogniskujące, ustawione prostopadle do płaszczyzny podłoża, w której znajduje się nośnik ze znajdującym się na nim przynajmniej jednym podłożem, i przesuwane zgodnie za sterowaniem za pomocą urządzenia transportowego.

Korzystnie w komorze próżniowej umieszczony jest piec muflowy, ogrzewany elektrycznie ze stabilizacją temperatury, w którym umieszczane jest co najmniej jedno podłoże.

Korzystnie piec muflowy mieści urządzenie transportowe.

Korzystnie źródło elektronów umieszczone jest we wnętrzu pieca muflowego lub na zewnątrz pieca.

Korzystnie w sąsiedztwie strefy stapiania umieszczony jest czujnik promieniowania, którego przewód przekazujący sygnał odpowiadający promieniowaniu połączony jest z urządzę6

171 204 niem sterującym, regulacją wysokiego napięcia anody, prądu zarzenia źródła elektronów lub prędkością przesuwu urządzenia transportowego, zależnie od zmierzonej wartości napromieniow cinia.

T ak więc w etapie stapiania, podłoże z naniesioną na nie strukturą podstawową zostaje umieszczone w komorze próżniowej, i następnie struktura podstawowa poddawana jest działaniu pasmowego strumienia elektronowego, przyspieszanego wysokim napięciem, przy równoczesnym jego ciągłym przemieszczaniu względem podłoża, poprzecznie względem dłuższego poprzecznego wymiaru strumienia elektronowego, po powstałej na strukturze podstawowej strefie stapiania, przy takiej gęstości energii, że strefa stapiania ma głębokość odpowiadającą wysokości przynajmniej jednego stopnia struktury stopniowej.

Korzystne jest, jeżeli strumień elektronowy wytwarzany jest za pomocą liniowego działa elektronopromieniowego, którego napięcie anodowe wynosi kilka kilowatów, tak, że promieniowanie docierające do podłoża powoduje wybicie z niego wielu elektronów wtórnych i odbywa się ciągłe ładowanie podłoża, które względem źródła elektronów osiąga napięcie, które jest mniejsze od energii elektronów w strumieniu elektronowym. W ten sposób, za pośrednictwem napięcia lub liczby elektronów otrzymywanych ze źródła elektronowego można dokładnie regulować zasilanie strefy stapiania podłoża energią napromieniowania. W połączeniu z prędkością przesuwu podłoża w poprzek dłuzszego wymiaru strefy stapiania, można dokładnie sterować głębokością wnikania strefy stapiania w głąb podłoża. W przypadku danego podłoża umożliwia to dopasowanie szerokości strefy stapiania i jej głębokości, do parametrów charakteryzujących stapianie i do wartości napięcia powierzchniowego, co pozwala na dokładnie określone wygładzenie schodków powstałych w poprzednich etapach wytwarzania struktury podstawowej.

Zależności pomiędzy napięciem anodowym i napięciem, do którego ładuje się podłoże, pozwalają na korzystną stabilizację, przy czym podłoże umieszczane jest na odpowiednim nośniku mającym przewodność właściwą o przynajmniej rząd mniejszą niż podłoże.

Korzystne jest, jeżeli głębokość strefy stapianiajest równa wysokości około 1-5 schodków, a zwłaszcza wysokości jednego schodka. Szerokość strefy stapiania może odpowiadać wielu wysokościom schodków i wynosi, korzystnie, 2 do 20 szerokości schodków.

W innej odmianie sposobu według wynalazku w komorze próżniowej umieszczony jest piec muflowy wstępnego nagrzewania, w którym podłoże nagrzewane jest termostatycznie, przed rozpoczęciem stapiania jej powierzchni. Korzystne jest, jeżeli temperatura nagrzewania jest o 50 do 100°K niższa od temperatury topnienia, bądź mięknienia materiału struktury podstawowej. Pozwala to na przykład na otrzymywanie, przez stapianie, wysokowartościowych soczewek i zespołów soczewkowych z kwarcu. Za pomocą strumienia elektronów mogą być stapiane również metale, zwłaszcza metale znajdujące zastosowanie jako zwierciadła optyczne, przy czym i w tym przypadku zalecane jest ich wstępne nagrzewanie.

Ponieważ sposób stapiania powierzchni, azatem i usuwania struktury schodkowej pozwala na otrzymanie wyjątkowo wartościowych elementów optycznych, to korzystne jest uwzględnienie odchylenia od kształtu idealnego, powstającego przy trawieniu i postępowym stapianiu strefowym, podczas wykonywania skorygowanych masek. Stosuje się również dodatkowe podtrawianie konturów i wprowadzanie ukierunkowanego wstępnego odkształcenia maski, które po dokonaniu stapiania doprowadzi do eliminacji błędu wykonania.

Etapy maskowania i trawienia, bądź ich wielokrotny ciąg, można zrealizować za pomocą zwykłych masek fotolitograficznych, naświetlania laserowego materiałów maskowych lub naświetlania ich promieniowaniem elektronowym, przy czym etap trawienia zależnie od rodzaju podłoża i wymaganej precyzji może odbywać się z zastosowaniem czynnika trawiącego ciekłego lub gazowego, zwłaszcza również trawienia plazmowego lub jonowego. W zasadzie możliwe jest również wykonywanie struktury podstawowej przez obróbkę mechaniczną.

Sposób według wynalazku nadaje się zwłaszcza do wytwarzania współogniskowych płaskich zespołów soczewkowych, których schodki w etapie stapiania są w określony sposób sfazowane i zaokrąglone na krawędziach i u podstaw, tak że usunięte zostają wpływy zakłócające powierzchni czołowych schodków, czyli również wpływy ewentualnych zakłóceń spowodowanych podtrawieniem.

171 204

Gwarantowana przy stosowaniu sposobu według wynalazku wysoka równomierność danych optycznych otrzymanych soczewek zespołu soczewkowego umożliwia wytwarzanie go ίαΐτη ujęnMAcziicómwAgn rUa w«7V«tVieh goó7dwplr nno zcyzs tkwrkhi Alnd ęfz7wwVi mz Twitulm

J tXTvkz »» ν» ν^ιι lufw » τ i » UUJ νχνχχζχχ ιχ vz i i νιν, w aj xii jy V LjŁ.Vi_iv^v i xiv u WŁjv 11 ivl »i a » » x ĆjŁilkU z tym są ukształtowane jako asferyczne i w etapie stapiania korygowane są błędy optyczne. Dzięki temu można zbudować układ optyczny o aperturze bliskiej 1, co w przypadku soczewek wytwarzanych sposobami konwencjonalnymi jest bardzo trudne.

Nowego rodzaju soczewki lub struktury soczewkowe nadają się do korzystnego zastosowania w charakterze soczewek kompensacyjnych bądź korekcyjnych, w sposób znany, przez naniesienie na płaską powierzchnię soczewki refrakcyjnej. Przy stosowaniu wygładzającego procesu stapiania według wynalazku, możliwe jest usunięcie lub znaczne ograniczenie zmniejszania kontrastu przez powstałą przy trawieniu strukturę schodkową i znaczne zmniejszenie liczby schodków potrzebnych do osiągnięcia tej samej jakości. Zwykle wystarcza schodek pojedynczy.

Soczewkę korekcyjną można umieścić również na oddzielnej płytce lub soczewce refrakcyjnej. Zastosowanie soczewek korekcyjnych jest korzystne również w przypadku wysokojakościowych soczewek pojedynczych, które po ich wytwarzaniu sprawdza się pomiarowo, za pomocą na przykład skanera laserowego, i których błąd odwzorowania poddaje się systematycznej analizie. Z otrzymanych danych pomiarowych oblicza się korekcyjną strukturę soczewkową dla tego konkretnego przypadku, a następnie sporządza się zespół masek służący do wytworzenia soczewek korekcyjnych. Również w tym przypadku, dzięki stosowanemu następnie stapianiu schodków, przez stopienie powierzchni można otrzymać niskorozρroszeniuną soczewkę korekcyjną, przy stosowaniu niewielu etapów maskowania i trawienia. Przy stapianiu powstają profile faliste struktur płaskich. Możliwy jest ścisły opis matematyczny własności optycznych takich struktur, a zatem możliwe jest obliczanie maski z wysoką dokładnością, przy czym zmianę struktury w wyniku stapiania schodków można zadać z góry i uwzględnić w obliczeniach.

Poza soczewkami, połączenie zmierzonych dokładnie układów z płytkami lub strukturami korekcyjnymi na płaskich powierzchniach, możliwe jest do zastosowania również w przypadku innych układów optycznych, na przykład pryzmatów, lub zespołów pryzmatycznych.

Za pomocą sposobu wynalazku możliwe jest również, korzystne ukształtowanie optyki światłowodowej z falą powierzchniową. Tak więc, w podłożu światłowodu z falą powierzchniową możliwe jest nanoszenie współogniskowych struktur sektorowych lub również soczewkowych wgłębień, których ognisko znajduje się wewnątrz światłowodu z falą powierzchniową, i na przykład skierowane jest na włóknowy lub wstęgowy wąski światłowód lub odcinek światłowodu.

Za pomocą sposobu według wynalazku możliwe jest również otrzymywanie powierzchni lustrzanych zwierciadeł wklęsłych, zespołów zwierciadeł wklęsłych, siatek optycznych itp. Strukturę można wytwarzać bezpośrednio na powierzchniach metalowych o dużym współczynniku odbicia, na przykład srebra lub chromu, lub możnaje otrzymać na materiale, który następnie jest lustrzony. Korzystne jest, jeżeli stosuje się próżniowe lustrzenie powierzchni, przy czym podłoże po zakończeniu procesu stapiania wprowadzane jest do próżniowego urządzenia naparowującego.

Urządzenie według wynalazku jest obliczone, korzystnie, na wiele elementów podłożowych, które kolejno przechodzą przez piec muflowy, w którym dokonuje się nagrzewania wstępnego, a następnie przeprowadzane są przez strumień elektronowy. Przemieszczanie podłoża jest sterowane i regulowane, podobnie, jak regulowane są z urządzenia sterującego różne elektrody i źródło elektronów. Przy regulacji okazało się celowe wykorzystywanie sygnału pomiarowego czujnika promieniowania, skierowanego na strefę stapiania, i porównywanie go z zadaną wstępnie wartością promieniowania, przy czym regulacja dokonuje się tak, aby różnica obu wartości była możliwie bliska zeru.

Wynalazek został bliżej objaśniony w przykładach wykonania na rysunkach, na których fig. 1 - przedstawia schematycznie przebieg poszczególnych etapów sposobu według wynalazku, fig. 2 urządzenie do wytwarzania struktury optycznej według wynalazku w przekroju; fig. 3 8

171 204 podłoże, w przekroju; fig. 4 - światłowód z falą powierzchniową ze strukturą optyczną, w widoku; fig. 5 - układ optyczny z płytką korekcyjną.

Figura 1 przedstawia schemat przebiegu procesu wytwaizania struktury według wynalazku. Podłoże 1 w pierwszym etapie maskowania MS zostaje pokryte, naświetlone, a następnie w etapie trawienia AS wytrawione schodkowo. W przypadku struktur planarnych wystarcza jeden etap maskowania i trawienia; w przypadku struktur wielowymiarowych oba te etapy są powtarzane z odpowiednimi maskami. Podłoże 1 z tak otrzymaną strukturą podstawową 10 w następnym etapie stapiania SS zostaje wygładzone. Etap stapiania SS może być poprzedzony etapem wstępnego nagrzewania HS, w którym podłoże 1 wraz ze strukturą podstawową 10 nagrzewane jest do temperatury nagrzewania wstępnego VT, bliskiej temperatury topnienia lub mięknienia struktury podstawowej.

Etap stapiania realizowany jest przy regulacji gęstości energii promieniowania elektronowego, jak również prędkości przesuwu podłoża 1 w poprzek szerszego wymiaru strefy stapiania. Za wielkość kontrolną służy zmierzona za pomocą czujnika promieniowania 45 wartość temperatury strefy stapiania, doprowadzana do urządzenia sterującego ST w charakterze wielkości rzeczywistej. Etap stapiania SS realizowany jest w komorze próżniowej 3. Steruje ona działem elektronowym, jak również napędem przesuwu wstępnego urządzenia transportowego 20 podłoża. Jeżeli struktura optyczna składa się z elementów zwierciadlanych, to po etapie stapiania SS następuje etap lustrzenia VS realizowany, korzystnie w komorze próżniowej przez naparowywanie metalu.

Na podstawie wyniku pomiaru optycznego OM optycznych właściwości wyrobu końcowego EP określa się kazdorazowo odchylenia od kształtu idealnego i usuwa się je przez wykonanie etapu obliczeń RS i korekcję w etapie wytwarzania masek ME do wytworzenia odpowiednich masek 6.

Na figurze 2 przedstawiono urządzenie do realizacji etapu stapiania. Składa się ono z komory próżniowej 3, mieszczącej urządzenie transportowe 20, które w płaszczyźnie podłoża podaje nośnik 2, na którym umieszcza się podłoże 1. Nośnik 2 wykonany jest, korzystnie, z odznaczającego się wysoką izolacyjnością tlenku glinu. Nośnik i podłoże znajdują się wewnątrz pieca muflowego 30, który został przedstawiony jako otwarty. Jest on ogrzewany elektrycznie, przy stabilizacji temperatury. Na końcu pieca muflowego 30 nośnik 2 wraz z podłożami 1 przechodzi w obszar promienia elektronowego 4. Generator strumienia elektronów przedstawiono w przekroju poprzecznym. Elektrony są uwalniane z żarzonego drutu służącego w charakterze źródła 40 elektronów, i przyspieszane są w stronę anody 4 zaopatrzonej w szczelinę. Anoda zasilana jest regulowanym wysokim napięciem wynoszącym kilka kilowoltów. Na drodze do anody 41 elektrony mijają ustawione z boku elektrody ogniskujące 42, zasilane napięciem ogniskującym. Przyspieszone elektrony wychodzą w postaci liniowego strumienia elektronowego 4 ze szczeliny anody, i padają na umieszczone poniżej podłoże ze znajdującą się na nim strukturą podstawową 10.

Powyżej strefy stapiania powstającej w obszarze padania promienia elektronowego 4 na podłoże 1 umieszczony jest detektor promieniowania 45, którego sygnał wyjściowy doprowadzony jest do urządzenia sterującego ST. Urządzenie steruje wysokim napięciem, napięciem ogniskującym, prądem źródła elektronów, jak również prędkością urządzenia przenoszącego 20. Celowa jest również regulacja za pomocą urządzenia sterującego ST ogrzewania elektrycznego pieca muflowego 30, przy czym sygnał z czujnika temperatury 31 doprowadzany jest do urządzenia sterującego w charakterze sygnału wielkości rzeczywistej.

Na figurze 3 przedstawiono w silnym powiększeniu przekrój pionowy przez podłoże, ze znajdującą się na nim jedną soczewką. Strukturę podstawową 10 soczewki oznaczono linią przerywaną ukazującą stopnie o pewnej wysokości H. Poza tym przedstawiono strefę stapiania powstającą podczas poddawania podłoża działaniu promienia elektronowego 4 podczas ciągłego przesuwania się podłoża. Ta strefa stapiania 11 ma głębokość T, która jest równa wysokości schodków H i ma szerokość B, która w tym przykładzie pokrywa szerokość trzech środkowych schodków BS. Ostateczne ukształtowanie elementu optycznego oznaczono linią ciągłą. Kształt ten otrzymuje się przy stapianiu materiału powierzchni, w wyniku działania napięcia powierzchniowego stopu. Napięcie powierzchniowe wyrównuje i zaciera strukturę schodkową i daje

171 204 idealną w przybliżeniu powierzchnię optyczną. Można zauważyć, że schodki wykazują pewne podtrawienia, które jednakże po stapianiu zostają usunięte całkowicie.

Pianrp zl nr^Akrni i \vidnV nArenAktvwiA7nv rvnfvVi ntanampi ΡΠ λα/ IrruęTtalA

A V41 1 AM. A *- i V A KZJ A · » »vłvik il A wZ-A A^ \/p AVA JJlUllWA A A A ł » A4.A J UŁJ niobanu litu w którym ukształtowany jest światłowód WL z falą powierzchniową. Ten zespół optyczny jest współogniskowy, z ogniskiem F. Znajduje się on w niniejszym przykładzie na brzegu kryształu, który dołączony jest do wąskiego pasma światłowodowego LL.

Figura 5 przedstawia refrakcyjną soczewkę płaskowypukłą L, na której płaskiej stronie wytworzono sposobem według wynalazku strukturę kompensacyjną, bądź korekcyjną K , która w wyniku stapianiajest ukształtowana faliście. Ta struktura kompensacyjna stanowi soczewkę planarną, o odwrotnych współczynnikach chromatycznych, niż soczewka refrakcyjna L, tak, ze dzięki strukturze falistej osiąga się szerokopasmową korekcję chromatyczną, przy ograniczeniu sirat na rozpraszanie. Mozliwejest również wytworzeń ie struktury korekcyjnej K luT struktury kpmpens wcyjnaS pó płytek aoeeksojnet KP, ustawtwdpj ζά socswwką L Zym przed idne z_awielgusk soeaewkdmi układp_i

Fig. 4 »

L kp Fig. 5

171 204

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Struktura czynna optycznie, uformowana z fotolitograficznej struktury podstawowej przez natopienie i wypolerowana, znamienna tym, że struktura podstawowa (10) sięga tylko powierzchownie, poprzez jeden do pięciu stopni wysokości (H) swej wieloschodkowej struktury, tak, że stopnie są sfazowane, oraz na krawędziach i u podstawy są zaokrąglone.
2. Struktura według zastrz. 1, znamienna tym, że wykonana jest z kwarcu lub szkła i stanowi soczewkę lub płaski zespół soczewkowy, złożony z ustawionych współogniskowo soczewek asferycznych.
3. Struktura według zastrz. 1, znamienna tym, że stanowi kompensacyjny zespół optyczny (K.K ) posiadający profilowanie w formie płasko falistej, powstałe przez stopienie fotolitograficznej struktury podstawowej, umieszczony przed lub za wadliwym zespołem optycznym lub wadliwą soczewką.
4 Sposób wytwarzania struktury czynnej optycznie zwłaszcza soczewki i zespołu soczewkowego, jak również pryzmatu, w którym w przynajmniej jednym etapie maskowania i następnym etapie trawienia na powierzchni podłoża tworzy się za pomocą maski schodkową, aktywną optycznie strukturę podstawową, która następnie w etapie stapiania, przez ogrzewanie do stopienia ulega wygładzeniu wskutek działania napięcia powierzchniowego stopionego podłoża, znamienny tym, że w etapie stapiania podłoże z naniesioną na nie strukturą podstawową umieszcza się w komorze próżniowej, i następnie strukturę podstawową poddaje się działaniu ukształtowanego pasmowo, przyspieszonego wysokim napięciem, strumienia elektronowego przy równoczesnym jego ciągłym przemieszczaniu względem podłoża, prostopadle względem dłuzszego poprzecznego wymiaru strumienia elektronowego, po powstałej na strukturze podstawowej strefie stapiania, którego gęstość energii powoduje, że strefę stapiania stapia się do głębokości, odpowiadającej wysokości przynajmniej jednego schodka struktury podstawowej.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że strumień elektronowy przyspiesza się napięciem przyspieszającym wynoszącym kilka, korzystnie 2-5 kilowoltów.
6. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że strefę stapiania stapia się do głębokości równej 1-5, korzystnie 1-2,5 wysokości schodka.
7. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że strumień elektronowy ogniskuje się pasmowo na strukturze podstawowej, a poddawaną jego działaniu strefę stapiania stapia się na szerokości, która jest równa co najmniej podwójnej średnicy szerokości schodka.
8. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że podłoże na nośniku nagrzewa się w komorze próżniowej w etapie wstępnego nagrzewania do temperatury nagrzewania wstępnego, którajest niższa o co naj wyżej 100°K, korzystnie 50°K, od temperatury topnienia lub mięknienia materiału struktury podstawowej.
9. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że maskę wykorzystywaną w etapie maskowania, przy pozycjonowaniu ukierunkowuje się w taki sposób, że wskazuje takie odkształcenia w stosunku do zadanego kształtu podstawowego, że przy takim samym przejściu strefy stapiania otrzymane w ten sposób wstępne odkształcenie struktury podstawowej kompensuje odkształcenia struktury podstawowej.
10. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że etap maskowania prowadzi się metodą fotolitograficzną, przez naświetlanie światłem laserowym lub za pomocą naświetlania wiązką elektronową, a następny etap trawienia prowadzi się z zastosowaniem ciekłego lub gazowego środka trawiącego, a zwłaszcza z zastosowaniem trawienia plazmowego lub strumieniem jonów.

J1. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że wytwarza się maskę, która odpowiada zadanemu kształtowi idealnemu, i dodatkowo przeprowadza się obwodowe podtrawianie jej

171 204 konturów, tak aby przy stapianiu tak maskowanej, a następnie wytrawianej struktury podstawowej powstał idealny kształt optycznego elementu strukturowego.

1 o ,, l^. UpUDUU V’ erlłiirr ύπρΙπ U!U£g i,UOLlZr, łrłnminnnu j ł-j m, ptonro mnclv a/4-ηχ/τν» -uii y m następnym etapie trawienia, wytwarza się współogniskowy planarny zespół soczewkowy, którego schodki w następnym wykonanym etapie stapiania zostają sfazowane i zaokrąglone na krawędziach i u podstawy.
13. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że sprawdza się pomiarowo daną soczewkę lub inny element optyczny, i zależnie od jego wad optycznych, na przykład aberracji chromatycznej, oblicza się i następnie wykonuje maskę lub grupę masek odpowiadających strukturze korekcyjnego lub kompensacyjnego elementu optycznego, przy czym kompensacyjny element optyczny wykonuje się w etapach maskowania, trawienia na płaskiej powierzchni soczewki lub na korekcyjnej płytce optycznej.
14. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że w etapach maskowania i trawienia wytwarza się strukturę podstawową płaskiego zespołu soczewkowego, którego każda z poszczególnych soczewek ukierunkowana jest na wspólne ognisko zespołu, i ukształtowana jest jako asferyczna, a następnie w etapie stapiania doprowadza się je do asferycznego kształtu idealnego.
15. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że strukturę podstawową wytrawia się w światłowodzie z falą powierzchniową, korzystnie z niobanu litu, przy czym wytwarza się strukturę podstawową, o kształcie współogniskowych sektorów lub soczewek, której ognisko znajduje się wewnątrz światłowodu z falą powierzchniową.
16. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że strukturę czynną optycznie wykonuje się jako powierzchnię lustrzaną na podłożu metalicznym, składającym się korzystnie ze srebra lub chromu lub że optycznie czynną strukturę po etapie stapiania poddaje się lustrzeniu, w etapie lustrzenia, korzystnie za pomocą naparowywania próżniowego.
17. Urządzenie do wytwarzania struktury czynnej optycznie, znamienne tym, że w komorze próżniowej (3) zawiera pasmowe źródło elektronów (40) do wytwarzania promienia elektronowego (4) stapiającego na podłożu (1) strefę stapiania (11) z włączoną za nim, zasilaną wysokim napięciem, anodą (41) ze szczeliną, oraz zasilane napięciem ogniskującym elektrody ogniskujące (42), ustawione prostopadle do płaszczyzny podłoża w której znajduje się nośnik (2) ze znajdującym się na nim przynajmniej jednym podłożem (1), i przesuwane zgodnie ze sterowaniem za pomocą urządzenia transportowego (20).
18. Urządzenie według zastrz. 17, znamienne tym, że w komorze próżniowej (3) umieszczony jest piec muflowy (30), ogrzewany elektrycznie ze stabilizacją temperatury, w którym umieszczane jest co najmniej jedno podłoże (1).
19. Urządzenie według zastrz. 18, znamienne tym, że piec muflowy (30) mieści urządzenie transportowe (20).
20. Urządzenie według zastrz. 18, znamienne tym, że źródło elektronów (40) umieszczone jest we wnętrzu pieca muflowego (30) lub na zewnątrz pieca.
21. Urządzenie według zastrz. 17, znamienne tym, że w sąsiedztwie strefy stapiania (11) umieszczony jest czujnik promieniowania (45), którego przewód przekazujący sygnał odpowiadający promieniowaniu połączony jest z urządzeniem sterującym (ST), regulacją wysokiego napięcia anody (41), prądu żarzenia (IH) źródła (40) elektronów lub prędkością przesuwu urządzenia transportowego (20), zależnie od zmierzonej wartości napromieniowania (SW).