Спосіб виготовлення голографічних дифракційних граток

Спосіб виготовлення голографічних дифракційних граток, який включає вакуумне нанесення на підкладку адгезійного шару, резистного шару халькогенідного скла, його експонування когерентними пучками лазерного випромінювання, селек тивне травлення в розчині, що містить етилендіамін, нанесення відбиваючого покриття, який відрізняється тим, що наносять шар халькогенідного скла потрійної системи As40S60-хSex, де 20 £ х £ 40, який після експонування обробляють в селективному травнику, що додатково містить ацетон, гліцерин і диметилсульфоксид при наступному співвідношенні інгредієнтів (об. %): Винахід відноситься до голографії і може бути використаний для голографічного захисту промислових товарів та цінних паперів, в оптичному приладобудуванні, в лазерній техніці, в оптоелектроніці та інше. За своєю суттю винахід належить до способів одержання рельєфних зображень з допомогою неорганічних фоторезистів на основі термічно напилених у вакуумі шарів халькогенідних стекол (ХС). Вони характеризуються високою роздільною здатністю, широким спектральним діапазоном світлочутливості, малою кількістю дефектів завдяки вакуумній технології нанесення, високою однорідністю товщини плівки, чим вигідно відрізняються від органічних фоторезистів. Особливо успішним є застосування неорганічних фоторезистів на основі ХС для запису голографічних дифракційних граток (ГДГ), які характеризуються високими значеннями дифракційної ефективності і низькими рівнями розсіяного світла (~10-6), що досягається завдяки високій якості рельєфу поверхні (Герке P.P., Корешов С.Н., Семенов Г.Б., Смирнов В.В. Голограммная оптика в ГОИ им. С.И. Вавилова Оптический журнал - 1994. - № 1. - С. 26-39). Формування ГДГ з оптимальними характеристиками, в загальному випадку, залежить від вибору світлочутливого середовища та селективного травника, які повинні бути спроможними відтворювати рельєфні зображення з малим світлорозсіюванням і високою роздільною здатністю. Відомі способи виготовлення ГДГ з допомогою фоторези стів на основі шарів ХС, включають послідовне нанесення у вакуумі на підкладку адгезійного шару (Сr) та неорганічного фоторезисту у вигляді тришарової плівкової структури Ag-As2S3-Аs2Sе3, її експонування шляхом проекції на неї інтерференційної картини, утвореної когерентними пучками лазерного випромінювання, формування рельєфу з допомогою селективного травлення фоторезисту та нанесення на нього шару А1 для збільшення дифракційної ефективності ГДГ. При цьому селективне травлення проводять з допомогою розчинів, що містять етилендіамін - 20-75 мас. % і етиловий спирт - 25-80 мас. % (патент України № 7442, МПК5 G02B5/18, 1995 p.), або метиламін - 20-95 мас. % і етиловий спирт - 80-5 мас. % (патент України № 4737, МПК5 G03H1/18, 1994 p.). Ці способи забезпечують виготовлення ГДГ з високими значеннями дифракційної ефективності (60-70%) та просторової частоти (до 6000 мм-1) і великими геометричними розмірами ((200*200) мм2 і більше). До недоліків вказаних способів можна віднести: невисоку якість дифракційних граток зумовлену дефектністю травленої поверхні рельєфу, що приводить до збільшення рівня розсіяного світла і невисокого виходу придатних виробів, а також складністю реалізації цих способів в умовах промислового виробництва. За прототип вибрано спосіб виготовлення голографічних дифракційних граток, що включає нанесення на підкладку адгезійного шару, шару As2Se3, проекцію на нього інтерференційної карти UA (11) 36209 (13) A 5-30; 55-90; 2-8; решта. (19) етилендіамін ацетон гліцерин диметилсульфоксид 36209 ни, утвореної двома когерентними пучками лазерного випромінювання і експонування, селективне травлення в розчині, що містить етилендіамін -580 мас. % і диметилформамід - 20-95 мас. % та нанесення шару з високим коефіцієнтом відбивання (патент України № 7443, МПК5 G03H1/18, G02B5/32, 1995 р.). На відміну від описаних вище, цей спосіб є більш перспективним завдяки простоті нанесення (один шар фоторезисту замість трьох), високій якості травлення з допомогою безводного селективного органічного травника, що дозволяє спростити технологію виготовлення і збільшити вихід високоякісних ГДГ. Основним недоліком прототипу є нестабільність сенситометричних характеристик (світлочутливість і контрастність) резистних шарів Аs2Sе3, що істотно обмежує термін їх придатності після приготування. Для комерційних світлочутливих матеріалів (які випускаються серійними партіями) важливою характеристикою є гарантійний термін зберігання, протягом якого їх сенситометричні характеристики зазнають незначних змін, які не впливають суттєво на якість зображення. Цей термін, для різних світлочутливих матеріалів, може складати від декількох місяців до декількох років. Так, наприклад, для серійних пластин з органічним фоторезистом, які використовуються для виготовлення ГДГ, гарантійний термін зберігання повинен бути не менше 3-х місяців. Внаслідок нестабільності властивостей резистних шарів As2Se3, термін використання для виготовлення ГДГ обмежується 3-5 днями з часу їх нанесення на підкладки. Також істотним недоліком способу-прототипу, з точки зору його технологічності, є неможливість одержання граток з профілем рельєфу поверхні симетричної форми (наприклад, синусоїди) при експонуванні резистного шару As2Se3 випромінюванням He-Cd- і Аг- лазерами, які є основними промисловими джерелами випромінювання у виробництві ГДГ. Внаслідок сильного поглинання випромінювання цих лазерів шарами As2Se3, залежність швидкості їх селективного травлення від експозиції має нелінійний характер, в результаті чого формується рельєф з несиметричним профілем, наприклад, у вигляді циклоїди. Все це обмежує застосування способу-прототипу в масовому виробництві ГДГ, яке передбачає використання методів гальванопластики або фотополімеризації для тиражування ідентичних копій дифракційних граток. (очевидно, що такі копії можуть бути одержані тільки при умові, що гратка-оригінал має рельєф поверхні з симетричним профілем). Задача даного винаходу - підвищення технологічності способу виготовлення голографічних дифракційних граток і максимальне наближення його до вимог серійного виробництва, шляхом можливості використання неорганічних фоторезистів із стабільними властивостями і високоселективних травників для їх обробки, поєднання яких дозволяє формувати високоякісні гратки з синусоїдальним профілем штрихів, а також промисловими методами тиражувати з них ідентичні копії. Для вирішення поставленої задачі на підкладку вакуумним випаровуванням послідовно наносять адгезійний шар, резистний шар ХС потрійної системи As40S60-хSex де 20 £ х £ 40, який після експонування інтерференційної картини обробляють в селективному травнику, що містить етилендіамін, ацетон, гліцерин і диметилсульфоксид при наступному співвідношенні інгредієнтів (об. %): етилендіамін - 5-30; ацетон - 55-90; гліцерин - 2-8; диметилсульфоксид - решта, і наносять відбиваюче покриття. Однією з суттєвих особливостей винаходу є використання в якості реєструючого середовища для голографічного запису дифракційних граток термічно напилених у вакуумі шарів ХС потрійного складу As40S60-хSex, де 20 £ х £ 40. Як встановлено авторами, ці шари вигідно відрізняються від шарів ХС бінарних систем. Так, наприклад, резистні шари бінарного складу As2S3 характеризуються стабільними властивостями, проте у видимому спектральному діапазоні їх світлочутливість невисока. Шари As2Se3 характеризуються високою світлочутливістю, однак, як вже зазначалось, їм притаманна нестабільність властивостей. З практичної точки зору шари As40S60-хSex, де 20 £ х £ 40, володіють оптимальними характеристиками, а саме: вони поєднують кращі якості вказаних резистних шарів бінарних складів і характеризуються високою світлочутливістю та стабільними властивостями. (Резистні шари ХС потрійних складів As40S60-хSex, вибраних поза межами вказаного інтервалу, за своїми властивостями наближаються до резистних шарів бінарних складів As2Se3 (при х>40) і As2S3 (при х