Исследование рельефа пленочных дифракционных оптических элементов
Каминская Т.П., Попов В. В., Салецкий А.М.

 

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия

Аннотация:
Методом сканирующей зондовой микроскопии исследованы параметры рельефа плёночных отражающих дифракционных оптических элементов, изготовленных по разным технологиям: традиционной лазерной записи радужных голограмм и технологиям «Dot matrix», «Kinemax» и электронно-лучевой литографии. Проведена оценка влияния технологии на параметры рельефа ДОЭ. Измерения показали, что в большинстве технологий высота рельефа может отличаться от оптимальной более чем на 100 %, и удовлетворительный визуальный эффект достигается только благодаря тому, что присутствуют решетки с разными высотой и профилем и результат усредняется. Прямые измерения рельефа выявляют причину низкой дифракционной эффективности и тем самым показывают путь к ее увеличению.

Ключевые слова :
дифракционные оптические элементы, атомно-силовая микроскопия, дифракционная эффективность, параметры рельефа.

Цитирование:
Каминская, Т.П. Исследование рельефа плёночных дифракционных оптических элементов / Т.П. Каминская, В.В. Попов, А.М. Салецкий // Компьютерная оптика. – 2016. – Т. 40, № 2. – С. 215-224. – DOI: 10.18287/2412-6179-2016-40-2-215-224.

Литература:

  1. Хомутов, В.Н. Измерение дифракционной эффективности ДОЭ по многим порядкам дифракции / В.Н. Хомутов, А.Г. Полещук, В.В. Черкашин // Компьютерная оптика. - 2011. - Т. 35, № 2. - С. 196-202.
  2. Белоусов, Д.Ф. Контроль пространственного распределения оптического излучения, рассеянного дифракционной структурой / Д.Ф. Белоусов, А.Г. Полещук, В.Н. Хомутов // Компьютерная оптика. - 2015. - Т. 39, № 5. - С. 678-686. – DOI: 10.18287/0134-2452-2015-39-5-678-686.
  3. Колючкин, В.В. Метод когерентного контроля глубины поверхностного микрорельефа голограммных и дифракционных оптических элементов / В.В. Колючкин, Е.Ю. Злюказов, С.Б. Одиноков, В.Е. Талалаев, И.К. Цыганов // Компьютерная оптика. - 2015. - Т. 39, № 4. - С. 515-520. - DOI: 10.18287/0134-2452-2015-39-4-515-520.
  4. Карпеев, С.В. Исследование дифракционной решётки на выпуклой поверхности как диспергирующего элемента / С.В. Карпеев, С.Н. Хонина, С.И. Харитонов // Компьютерная оптика. – 2015. – Т. 39, № 2. – С. 211-217.
  5. Collier, R.J. Optical Holography / R.J. Collie, C.B. Burckhardt, L.H. Lin // New York: Academic Press, 1971. - P. 170-174.
  6. Loewen, E.G. Diffraction gratings and applications / E.G. Loewen, E. Popov // New York: Taylor and Francis Group, 1997. - 601 p.
  7. Novikova, T. Metrology of replicated diffractive optics with Mueller polarimetry in conical diffraction / T. Novikova, A. De Martino, P. Bulkin, Q. Nguyen, B. Drévillon, V. Popov, A. Cumakov // Optics Express. - 2007. - Vol. 15, № 5. - P. 2033-2046.
  8. Nakahara, S. Surface Properties of Holograms Studied by Atomic Force Microscopy / Sumio Nakahara, Takeyoshi Fujita // Proceedings of SPIE. - 1995. - Vol. 2333. - P. 49-52.
  9. Leech, P.W. Scanning probe microscope analysis of microstructures in optically variable devices / P.W. Leech, B.A. Sexton, R.J. Marnock // Microelectronic Engineering. - 2002. - Vol. 60. - P. 339-346.
  10. Savic Ševic, S. Biopolymer holographic diffraction gratings / S. Savic Ševic, D. Pantelic // Optical Materials. - 2008. – Vol. 30, Issue 7. – P. 1205-1207.
  11. Leech, P.W. Printing via hot embossing of optically variable images in thermoplastic acrylic lacquer / P.W. Leech, R.A. Lee, T.J. Davis // Microelectronic Engineering. - 2006. – Vol. 83. – P. 1961-1965.
  12. Savic Ševic, S. Relief hologram replication using a dental composite as an embossing tool / S. Savic Ševic, D. Pantelic // Optics Express. - 2005. - Vol. 13, Issue 7. – P. 2747-2754.

  13. Picot, O.T. Manufacturing of Surface Relief Structures in Moving Substrates Using Photoembossing and Pulsed-Interference Holography / O.T. Picot, R. Alcala, C. Sanchez, M. Dai, N.F. Hughes-Brittain, D.J. Broer, T. Peijs, C.W.M. Bastiaansen // Macromolecular Materials and Engineering. - 2013. – Vol. 298(1) – P. 33-37. – DOI: 10.1002/mame.201100433.
  14. Tamulevicius, S. Optical characterization of diffractive optical elements replicated in polymers / S. Tamulevicius, A. Guobiene, G. Janusas, A. Palevicius, V. Ostasevicius, M. Andrulevicius // Journal of Micro/Nanolithography, MEMS, and MOEMS. - 2006. – Vol. 5, №1. – 013004.
  15. Zhurminsky, I. Effect of replication on the groove shape of a sinusoidal holographic grating / I. Zhurminsky, R. Hauser // Optical Engineering. - 2007. – Vol. 46(6). – 063003.
  16. Sexton, B.A. Characterization of High Resolution Resists and Metal Shims by Scanning Probe Microscopy / B.A. Sexton, R.J. Marnock // Microscopy and Microanalysis. - 2000. – Vol. 6(2). – P. 129-136. – DOI: 10.1007/s100059910012.
  17. Gale, M.T. Replication technology for micro-optics and optical microsystems / M.T. Gale // Proceedings of SPIE. - 2003. – Vol. 5177. - P. 113-120.
  18. Lu, YT. Compact, reliable a symmetric optical configuration for cost-effective fabrication of multiplex dot matrix hologram in anti-counterfeiting application / YT Lu, S. Chi // Optik. - 2003. – Vol. 114(4). – P. 161-167.
  19. Van Renesse, R.L. Security aspects of commercially available dot matrix and image matrix origination systems / Rudolf L.van Renesse // SPIE International Conference on Optical Holography and Applications, 24-27 May 2004, Kiev, Ukraine.
  20. Kley, E.-B. Continuous profile writing by electron and optical lithography / E.-B. Kley // Microelectronic Engineering. - 1997. - Vol. 34, Issue 3–4. – P. 261-298.
  21. Palevicius, A. Microstructure formation on the basis of computer generated hologram / A. Palevicius, G. Janušas, B. Narijauskaite, R. Palevicius // Mechanika. – 2011. – Vol. 17(3). – P. 334-337.
  22. Girnyk, V.I. Multilevel computer-generated holograms for reconstructing 3D-images in combined optical-digital security devices / V.I. Girnyk, S.O. Kostyukevych, P.Ye. Shepeliavyi, A.V. Kononov, I.S. Borisov // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics. – 2002. – Vol. 5(1). – P. 106-114.
  23. Dubonos, S.V. Proximity correction for 3D- structures / S.V. Dubonos, B.N. Gaifullin, H. Raith, A.A. Svintsov, S.I. Zaitsev // Microelectronic Engineering. - 1995. – Vol. 27. – P. 195-198.
  24. Aristov, V.V. Three-dimension design in electron beam lithography / V.V. Aristov, S.V. Dubonos, R.Ya. Dyachenko, B.N. Gaifullin, V.N. Matveev, H. Raith, A.A. Svintsov, S.I. Zaitsev // Journal of Vacuum Science & Technology B. – 1995. – Vol. 13(6). – P. 2526-2528.
© 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