Исследование особенностей многопучковой  лазерной термохимической записи дифракционных микроструктур
Вейко В.П., Синёв Д.А., Шахно Е.А., Полещук А.Г., Саметов А.Р., Седухин А.Г.

Аннотация:
Представлено теоретическое и экспериментальное исследование лазерной термохимической записи дифракционных структур в многопучковом многопроходном режиме. Получены дифракционные структуры на плёнке хрома с периодом 1,6 мкм при делении записывающего пучка решёткой Даммана на 5 пучков. Для повышения точности записи облучение плёнки проводилось за 5 проходов. Предложена методика расчёта температурных полей и распределения толщины окисла в плёнке при многопучковом воздействии. Проведённые расчёты выявили, что, несмотря на взаимное влияние температурных полей от отдельных источников, разрешающая способность записи оказывается достаточно высокой для получения структур микронного масштаба. Показано, что использование многопроходного режима облучения приводит к увеличению контраста и точности записываемых треков при сохранении высокого разрешения.

Ключевые слова :
лазерное окисление, дифракционные структуры, металлическая плёнка.

Литература:

  1. Korolkov, V.P. Laser writing systems and technologies for fabrication of binary and continuous relief diffractive optical elements / V.P. Korolkov, A.G. Poleshchuk. – Proc. SPIE 6732: International Conference on Lasers, Applications, and Technologies 2007: Laser-assisted Micro- and Nanotechnologies, 67320X, 2007, June 28.
  2. Metev, S.M. Thermochemical action of laser radiation on thin metal films / S.M. Metev, V.P. Veiko, S.G. Sav­chen­ko, G.A. Kotov, G.D. Shandybina // IEEE J. Quant. Electr. – 1981. – V. 17, N 9. – P. 2004-2007.
  3. Вейко, В.П. Исследование пространственного разрешения лазерной термохимической технологии записи дифракционных микроструктур / В.П. Вейко, В.И. Ко­роль­ков, А.Г. Полещук, А.Р. Саметов, Е.А. Шахно, М.В. Яр­чук // Квантовая электроника. – 2011. – Т. 41, № 7. – С. 631-636.
  4. Методы компьютерной оптики / под. ред. В.А. Сойфера. – М.: Физматлит, 2000. – 688 с.
  5. Neugebauer, G. Computer-generated holograms: carrier of polar geometry / G. Neugebauer, R. Hauck, O. Bryngdahl // Appl. Optics. – 1985. – Vol. 24. – P. 777-784.
  6. Morris, G.M. Achromatic and apochromatic diffractive singlets / G.M. Morris, D. Faklis // Diffractive Optics: Design, Fabrication and Application. Conference, Rochester, N.Y. JMC4-1/53, 1994. – P. 53.
  7. Burge, J.H. Application of computer-generated hologram for interferometric measurement of large aspheric optics / J.H. Burge // Proc. of SPIE. – 1995. – V. 2576. – P. 258-269.
  8. Poleshchuk, A.G. Polar coordinate laser pattern generator for fabrication of diffractive optical elements with arbitrary structure / A.G. Poleshchuk, E.G. Churin, V.P. Koronkevich, V.P. Korolkov, A.A. Kharissov, V.V. Cherkashin, V.P. Ki­ryanov, A.V. Kiryanov, S.A. Kokarev, A.G. Verhoglyad // Appl. Opt. – 1999. – Vol. 38. – P. 1295-1301.
  9. Коронкевич, В.П. Лазерная термохимическая технология синтеза дифракционных оптических элементов в плёнках хрома / В.П. Коронкевич, А.Г. Полещук, Е.Г. Чурин, Ю.И. Юрлов // Квантовая электроника. – 1985. – № 4. – С. 755.
  10. Cherkashin, V.V. Processing parameters optimisation for thermochemical writing of DOEs on chromium films / V.V. Cher­kashin, E.G. Churin, V.P. Korolkov, V.P. Ko­ron­ke­vich, A.A. Kharissov, A.G. Poleshchuk, J. H. Burge // Diffractive and Holographic Device Technologies and Applications IV, I. Cindrich and S.H. Lee, eds. – SPIE. – 1997. – Vol. 3010. – P. 168-179.
  11. Chang, Yu-C. Error analysis for CGH optical testing / Yu-C. Chang, J.H. Burge // Proc. SPIE. – 1999. – Vol. 3782. – P. 358-366.
  12. Полещук, А.Г. Погрешности термохимического метода записи микроизображений в плёнках хрома / А.Г. По­лещук //Автометрия. – 2003. – Т. 39, № 6. – C. 39-45.
  13. Полещук, А.Г. Методы минимизации ошибок прямой лазерной записи  дифракционных оптических элементов / А.Г. Полещук, В.П. Корольков, В.В. Черкашин, С. Райхельт, Дж. Бёдж // Автометрия. – 2003. – Т. 38, № 3. – C. 3-19.
  14. Valentin, G.E. Improved throughput in 0.6-NA laser reticle writers / G.E. Valentin, H.Cr. Hamaker, J.P. Daniel // SPIE. – 1997. – Vol. 3764. – P. 46-57.
  15. Hamaker, W.H. Optimizing the use of multipass printing to minimize printing errors in advanced laser reticle-writing systems / W.H. Hamaker, G. Burns and P. Buch // 15th Annual BACUS Symposiom on Photomask Technology and Management, SPIE 2621, 1995. – P. 319-328.
  16. Полещук, А.Г. Многопучковая прямая лазерная запись дифракционных микроструктур / А.Г. Полещук, В.П. Ко­рольков, А.Г. Седухин, А.Р. Саметов, А.И. Ма­лы­шев // Автометрия. – 2012. – Т. 48, № 4. – С. 3-11.
  17. Chattrapiban, N. Generation of nondiffracting Bessel beams by use of a spatial light modulator / N. Chattrapiban, E. Rogers, D. Cofield, W. Hill, R. Roy // Opt. Lett. 2003. – Vol. 28. – P. 2183-2185.
  18. Veiko, V.P. Local laser oxidation of thin metal films: ultra-resolution in theory and in practice / V.P. Veiko, E.A. Shakhno, A.G. Poleshchuk, V.P. Korolkov, V.N. Ma­tyzhonok // Journal of Laser Micro/Nanoengineering. – 2008. – V. 3, N 3. – P. 201-205.
  19. Либенсон, М.Н. Лазерно-индуцированные оптические и термические процессы в конденсированных средах и их взаимное влияние / М.Н. Либенсон. – СПб.: Наука, 2007. – 423 с.
© 2009, IPSI RAS
Institution of Russian Academy of Sciences, Image Processing Systems Institute of RAS, Russia, 443001, Samara, Molodogvardeyskaya Street 151; E-mail: ko@smr.ru; Phones: +7 (846) 332-56-22, Fax: +7 (846) 332-56-20