2017

Метод минимизации погрешностей сканирующей лазерной записи синтезированных голограмм

Разработан метод минимизации погрешностей при записи синтезированных голограмм на круговой лазерной сканирующей системе. Он базируется на алгоритме периодического прецизионного совмещения начала системы полярных координат, в которой задается  положение лазерного пучка, с осью вращения оптической заготовки и последующей непрерывной динамической коррекции абсолютных координат пучка в процессе записи. Метод был успешно применён на практике при записи крупноразмерных синтезированных голограмм с диаметром до 240 мм. Благодаря применению разработанного алгоритма среднеквадратичная погрешность записи продолжительностью до 9 часов не превысила 10 нм при скорости дрейфа оси вращения заготовки около 250 нм/час. Время записи за счет дополнительных измерений возрастает не более чем на 10%.

Рис.1. а - фрагмент зависимости погрешности позиционирования с коррекцией (1), без коррекции (2) и температуры (3) от времени, б - результат контроля изготовленного ДИ: интерферограмма (вверху) и фазовая карта отраженного волнового фронта (внизу).

1. Шиманский Р.В., Полещук А.Г., Корольков В.П., Черкашин В.В. Совмещение записывающего пучка с осью вращения дифракционной структуры при синтезе дифракционных оптических элементов в полярной системе координат// Автометрия, т.53, №2, с.30-38.
2. Шиманский Р.В., Полещук А.Г., Корольков В.П., Черкашин В.В. Динамическая коррекция координаты лазерного пучка при записи крупногабаритных дифракционных элементов для контроля асферических зеркал. //Автометрия, 2017, т.53, №3, с. 64-73.
3. Патент РФ 2587528. Способ контроля погрешности изготовления дифракционных оптических элементов (доэ). Авторы Полещук А.Г., Шиманский Р.В. Опубл. 06.2016. Бюл. № 17.

Формирование термохимических лазерно-индуцированных периодических поверхностных структур фемтосекундным лазерным излучением на пленках различных металлов и сплавов

Установлено, что на поверхности плёнок хрома, титана и нихрома (с содержанием хрома 20%) образуются ТЛИППС с периодом 930, 950 и 980 нм, соответственно при сканировании фемтосекундного ИК-лазерного пучка размером 4 мкм и более. На поверхности плёнок Ni и NiCr с низким содержанием хрома ТЛИППС не образуются, поскольку никель имеет более высокую теплопроводность, чем Cr и Ti. Обнаружено формирование на оксидных участках ТЛИППС абляционной квазипериодической структуры с периодом 250-300 нм в случае хрома и нихрома (80/20) вследствие возбуждения поверхностных плазмонов на границе раздела металлоксид. Предложена модель оптических характеристик ТЛИППС. Численный расчёт дифракции света на её основе даёт результаты, хорошо согласующиеся с экспериментом. Впервые продемонстрирована возможность селективного травления плёнок металла через ТЛИППС. Полученные данные создают основу для экономически-эффективного локализованного синтеза периодических микроструктур различного назначения и управления такими свойствами плёнок, как смачиваемость, коэффициент трения, электропроводность, отражение и пропускание света.

Рис. 2. Изображение периодической структуры ТЛИППС на поверхности Ti (а) и NiCr80/20 (б), полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа; изображение ТЛИППС на поверхности Сr, полученное с помощью оптического микроскопа в проходящем свете (с).

1. V. Dostovalov, V. P. Korolkov, and S. A. Babin, “Formation of thermochemical laser-induced periodic surface structures on Ti films by a femtosecond IR Gaussian beam: regimes, limiting factors, and optical properties,” Appl. Phys. B, vol. 123, no. 1, p. 30, 2017.
2. V Dostovalov, V. P. Korolkov, V. S. Terentyev, K. A. Okotrub, F. N. Dultsev, and S. A. Babin, “Study of the formation of thermochemical laser-induced periodic surface structures on Cr , Ti , Ni and NiCr films under femtosecond,” Quantum Electron., vol. 47, no. 7, pp. 631–637, 2017.
3. V. Dostovalov, V. P. Korolkov, V. S. Terentiev, K. A. Okotrub, F. N. Dultsev, A. V. Nemykin, and S. A. Babin. Study of TLIPSS formation on different metals and alloys and their selective etching. Proc. SPIE, Vol. 10092: Laser-based Micro- and Nanoprocessing XI, edited by U. Klotzbach, K. Washio, R. Kling, 100921H, 2017.
4. V. Dostovalov, V. P. Korolkov, V. S. Terentyev, K. A. Okotrub, F. N. Dultsev, and S. A. Babin, “Optimal Regimes of Thermochemical LIPPS Formation on Surfaces of Different Metals“, Proceedings of Progress In Electromagnetics Research Symposium (PIERS 2016), Shanghai, China, 8 August - 11 September, p. 4932- 4936 (2016).
5. A. V. Dostovalov, V. P. Korolkov, S. A. Babin. Simultaneous formation of ablative and thermochemical laser-induced periodic surface structures on Ti film at femtosecond irradiation. Laser Phys. Lett. 12 (3) 036101 (2015).