Аннотация:
Развитие специализированных неразрушающих методов контроля оптических элементов с микрорельефом необходимо для освоения производства дифракционных, микрооптических и конформальных элементов. В лаборатории дифракционной оптики ИАиЭ СО РАН разработано и исследовано несколько различных подходов к характеризации разнообразных типов оптических элементов с микрорельефом на промежуточных и финальной стадии их изготовления, направленных на контроль погрешностей волнового фронта, глубины травления и дифракционной эффективности бинарных и многоуровневых элементов. В работе дан обзор разработанных методик и измерительных схем с учетом специфики параметров контролируемых элементов и областей их применения. Приведены результаты контроля конкретных изготовленных элементов.

Ключевые слова :
характеризация дифракционных оптических элементов, погрешность волнового фронта, контроль глубины травления, зеркальная сканирующая рефлектометрия, контроль дифракционной эффективности.

Цитирование:
Полещук, А.Г. Методы оперативного контроля характеристик дифракционных оптических элементов в процессе изготовления / А.Г. Полещук, В.П. Корольков, Р.К. Насыров, В.Н. Хомутов, А.С. Конченко // Компьютерная оптика. – 2016. – Т. 40, № 6. – С. 818-829. – DOI: 10.18287/2412-6179-2016-40-6-818-829.

Литература:

1. Корольков, В.П. Конформальные оптические элементы для коррекции искажений волнового фронта в активных элементах YAG: ND Nd3+ / В.П. Корольков, Р.К. Насыров, А.Г. Полещук, Ю.Д. Арапов, А.Ф. Иванов // Квантовая электроника. – 2013. – Т. 43, № 2. – С. 117-121. - DOI: 10.1070/QE2013v043n02ABEH015034.
2. Волков, А.В. Контроль параметров микрорельефа дифракционных оптических элементов с использованием тестовых дифракционных структур / А.В. Волков // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Физико-математические науки. –2001.– №. 12. – C. 179-185. – DOI: 10.14498/vsgtu80.
3. Gale, M.T. Fabrication of kinoform structures for optical computing / M.T. Gale, G.K. Lang, J.M. Raynor, H. Schütz, D. Prongué // Applied Optics. –1992. – Vol. 31, Issue 26. – P. 5712-5715. – DOI: 10.1364/AO.31.005712.
4. Korolkov, V.P. Application of gray-scale LDW-glass masks for fabrication of high-efficiency DOEs / V.P. Korolkov, A.I. Malyshev, V.G. Nikitin, V.V. Cherka­shin, A.G. Poleshchuk, A.A. Kharissov // Proceedings of SPIE. – 1999. – Vol. 3633. – P. 129-138. – DOI: 10.1117/12.349316.
5. Kley, E.B. Continuous profile writing by electron and optical lithography / E.B. Kley // Microelectronic Engineering. – 1997. – Vol. 34, Issues 3-4. – P. 261-298. – DOI: 10.1016/S0167-9317(97)00186-X.
6. Blough, C.G. Single-point diamond turning and replication of visible and near-infrared diffractive optical elements / C.G. Blough, M. Rossi, S.K. Mack, R.L. Michaels // Applied optics. – 1997. – Vol. 36, Issue 20. – P. 4648-4654. – DOI: 10.1364/AO.36.004648.
7. Абдулкадыров, М. Современные способы изготовления астрономических и космических зеркал/ М. Абдулкадыров, А. Семенов // Фотоника. – 2015. – № 3. – С. 62-79.
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. Kharisov, V.A. Cherkashin, V.P. Kiri­anov, A.V. Kirianov, S.A. Kokarev, A.G. Verhoglad // Applied Optics. – 1999. – Vol. 38(8). – P. 1295-1301. – DOI: 10.1364/AO.38.001295.
9. Wang, D.S. Fabrication technology of the centrosymmetric continuous relief diffractive optical elements / D.S. Wang, C.T. Luo, T. Chen, Y.Q. Xiong, H.K. Liu, Z.Y. Ye // Physics Procedia. – 2011. – Vol. 18. – P. 95-99. - DOI: 10.1016/j.phpro.2011.06.065.
10. Pruss, C. Metrological features of diffractive high-efficiency objectives for laser interferometry / C. Pruss, S. Reichelt, H.J. Tiziani, V.P. Korolkov // Proceedings of SPIE. – 2002. – Vol. 4900. – P. 873-884. - DOI: 10.1117/12.484473.
11. Волков, А.В. Высокоразрешающая лазерная запись контактных масок на плёнках молибдена для изготовления элементов дифракционной оптики / А.В. Волков, О.Ю. Моисеев, С.Д. Полетаев // Компьютерная оптика. – 2013. – Т. 37, № 2. – С. 220-225.
12. Абрамов, Ю.Ф. Модернизация оптического делительного производства Уральского оптико-механического завода на основе новейших лазерно-компьютерных и фотолитографических технологий / Ю.Ф. Абрамов, В.П. Кирьянов, А.В. Кирьянов, С.А. Кокарев, Д.Ю. Кру­чинин, Ю.В. Чугуй, О.Б. Яковлев // Оптический журнал. – 2006. – Т. 73, № 8. – C. 61-65.
13. Коронкевич, В.П. Синтез дифракционных оптических элементов в полярной системе координат - анализ погрешностей изготовления и их измерение / В.П. Ко­ронкевич, В.П. Корольков, А.Г. Полещук, А.А. Харисов, В.В. Черкашин // Автометрия. – 1997. – № 6. –С. 42-56.
14. Коронкевич, В.П, Точность изготовления дифракционных оптических элементов лазерными записывающими системами с круговым сканированием / В.П. Коронкевич, В.П. Корольков, А.Г. Полещук, А.А. Харисов, В.В. Черка­шин // Компьютерная оптика. – 1997. – Вып. 17. – С. 63-74.
15. Poleshchuk, A.G. Accuracy potential of circular laser writing of DOEs / A.G. Poleshchuk, V.V. Cherkashin, A.A. Kharisov, V.P. Korolkov, V.P. Koronkevich // Proceedings of SPIE. – 1998. – Vol. 3348. – P. 58-68. - DOI: 10.1117/12.302509.
16. Полещук, А.Г. Лазерные интерферометры для контроля формы оптических поверхностей / А.Г. Полещук, В.Н. Хомутов, А.Е. Маточкин, Р.К. Насыров, В.В. Черкашин // Фотоника. –2016. – № 4. –С. 38-51.
17. Полещук, А.Г. Методы минимизации ошибок прямой лазерной записи дифракционных оптических элементов / А.Г. Полещук, В.П. Корольков, В.В. Черкашин, C. Рай­хельт, Дж. Бёдж // Автометрия. – 2002. – Т. 38, № 3. – С. 3-19.
18. Полещук, А.Г. Лазерные методы контроля асферической оптики / А.Г. Полещук, А.Е. Маточкин // Фотоника. – 2011. – № 2. – C. 38-44.
19. Burge, J.H. Null test optics for the MMT and Magellan 6.5-m ƒ/1.25 primary mirrors / J.H. Burge, D.S. Anderson, D.A. Ketelsen, S.C. West // Proceedings of SPIE. –1994. – Vol. 2199. - P. 658-669. - DOI: 10.1117/12.269063.
20. Poleshchuk, A.G. Design and application of CGH for simultaneous generation several specified wavefronts / A.G. Poleshchuk, J.H. Burge, E.G. Churin // EOS Topical Meeting on Diffractive Optics, Jena, Germany, 23-25 August 1999. – Vol. 22. – P. 155-156.
21. Beyerlein, M. Dual-wave-front computer-generated holograms for quasi-absolute testing of aspherics / M. Beyerlein, N. Lindlein, J. Schwider // Applied optics. –2002. – Vol. 41(13). - P. 2440-2447. - DOI: 10.1364/AO.41.002440.
22. Reichelt, S. Absolute interferometric test of aspheres by use of twin computer-generated holograms / S. Reichelt, C. Pruss, H.J. Tiziani // Applied optics. – 2003. – Vol. 42(22). – P. 4468-4479. - DOI: 10.1364/AO.42.004468.
23. Gao, G. Dual-CGH interferometry test for x-ray mirror mandrels / G. Gao, J. Lehan, U. Griesmann // Proceedings of SPIE. – 2009. – Vol. 7389. – 73891B. – DOI: 10.1117/12.830659.
24. Ping, S.M. Computer generated hologram null test of a freeform optical surface with rectangular aperture / S. Ping, M. Jianshe, T. Qiaofeng, K. Guoguo, L. Yi, J. Guofan // Optical engineering. – 2012. – Vol. 51(2). – 025801. - DOI: 10.1117/1.OE.51.2.025801.
25. Poleshchuk, A.G. Aspherical wavefront shaping with combined computer generated holograms / A.G. Poleshchuk, R.K. Nasyrov // Optical engineering. – 2013. – Vol. 52(9). – 091709. - DOI: 10.1117/1.OE.52.9.091709.
26. Корольков, В.П. Спектрофотометрический метод измерения глубины отражательных калибровочных решеток / В.П. Корольков, А.С. Конченко // Автометрия. – 2012. – Т. 48, № 2. - С. 119-127.
27. Korolkov, V.P. Etch depth mapping of phase binary computer-generated holograms by means of specular spectroscopic scatterometry / V.P. Korolkov, A.S. Konchenko, V.V. Cherkashin, N.G. Mironnikov, A.G. Poleshchuk // Optical Engineering. – 2013. – № 52(9). – 091722. - DOI: 10.1117/1.OE.52.9.091722.
28. Корольков, В.П. Характеризация профилограмм кусочно-непрерывного дифракционного микрорельефа / В.П. Корольков, С.В. Остапенко // Оптический журнал. – 2009. – Т. 76, вып. 7. - C. 34-41.
29. Полещук, А.Г. Изготовление высокоэффективных элементов дифракционной оптики с помощью полутоновой и фоторастровой технологий / А.Г. Полещук // Автометрия. – 1991. – № 6. – С. 54-61.
30. Xinhui, N.J. Specular Spectroscopic Scatterometry / N. Xinhui, J. Nickhil, B. Junwei, C.J. Spanos // IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing. – 2001. – № 14(2). – P. 97-111. - DOI: 10.1109/66.920722.
31. Piegari, A. Thin film thickness measurement: a comparison of various techniques / A. Piegari, E. Masetti // Thin solid films. – 1985. – Vol 124(3-4). – P. 249-257. - DOI: 10.1016/0040-6090(85)90273-1.
32. Бабин, С.В. Определение параметров профиля трапецеидальной дифракционной решетки на основе полиномиальных аппроксимаций отраженного поля / С.В. Бабин, Л.Л. Досколович, И.И. Кадомин, Е.А. Кадомина, Н.Л. Казанский // Компьютерная оптика. – 2009. – Т. 33, № 2. – С. 156-161.
33. Кручинин, Д.Ю. Исследование угловых погрешностей круговых оптических шкал, изготовленных с использованием лазерного генератора изображений CLWS-300 / Д.Ю. Кручинин, О.Б. Яковлев // Оптический журнал. – 2011. – Т. 78, вып. 6. – С. 47-50.
34. Кирьянов, В.П. Измерение эффективности дифракционных оптических элементов методом сканирования / В.П. Кирьянов, В.Г. Никитин // Автометрия – 2004. – Т. 40, № 5.–C. 82-93.
35. Cai, W. Diffractive optics calibrator: measurement of etching variations for binary computer-generated holograms / W. Cai, P. Zhou, C. Zhao, J.H. Burge // Applied optics. – 2014. – Vol. 53(11). – P. 2477-2486. - DOI: 10.1364/AO.53.002477.
36. 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. – C. 196-202.

---

© 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