Полуавтоматическая установка для формирования микрорельефов на торцах галогенидных ИК-волноводов

Благодаря своей прозрачности в области 2,5 – 25 мкм галогениды серебра и твердые растворы на их основе (AgCl - AgBr) интенсивно исследуются во всем мире с целью использования их в качестве активных и пассивных лазерных сред ИК - диапазона. На данный момент достигнуты определенные успехи как по реализации оптических волноводов на их основе [1, 2], так и по использованию последних в спектроскопии [3, 4]. Обязательным элементом подобных систем являются устройства «ввода-вывода», состоящие из объективов, коллиматоров, дифракционных решеток и т.п.

Дифракционные оптические элементы в устройствах «ввода-вывода»

Для улучшения оптических характеристик системы «волновод – устройства ввода - вывода» в [5] был описан вариант изготовления оптических элементов непосредственно на торцах кварцевых волноводов методами фотолитографии. Однако для га-логенидных волноводов данный метод мало применим из-за сложностей химической обработки галогенидных материалов. Кроме того, воспроизводимость результатов при индивидуальной обработке каждого волокна будет крайне низкой, особенно для многоуровневых микрорельефов.

Известно, что при изготовлении именно галоге-нидных волноводных структур широко применяется экструзия (см. например [1]), что в свою очередь делает логичным применение для формирования оптических микрорельефов (дифракционных оптических элементов ДОЭ) методов штамповки.

В данной работе, с целью уменьшения технологических погрешностей и улучшения воспроизводимости результатов, предлагается полуавтоматическая установка для формирования микрорельефов на торцах галогенидных ИК – волноводов, методика получения которых (микрорельефов) была описана в [6-8].

Описание установки

Общий вид установки представлен на рисунках 1 и 2.

Шаговый двигатель 1, управляемый через согласующее устройство от компьютера, соединен с микрометрическим винтом 2, который жестко закреплен на основании. Перемещение, контролируемое индикатором 3, передается на нагревательный столик 7

с расположенной на нем матрицей через переходное устройство 6, которое позволяет наблюдать рабочее поле (рис. 3) при помощи микроскопа 4 или телекамеры. Обрабатываемый волновод 8 имеет возможность точного позиционирования двухкоординатным столиком 9, для возможности изготовления, например, осесиммеричных структур. Нагревательный элемент, расположенный на нагревательном столике, управляется блоком 5 с цифровой индикацией температуры. Особенностью кинематической схемы данной установки является жесткое крепление прецизионной гайки микрометрического винта к основанию и скользящее крепление шагового двигателя, что позволило минимизировать механические люфты системы.

Рис. 1

Рис. 2.

Рис. 3

Установка имеет следующие параметры:

• •    шаг микрометрического винта – 500 мкм.

• •    перемещение держателя матрицы (нагревательного столика) – 2,5 мкм/имп.

• •    максимальное перемещение матрицы – 20 мм.

• •    диапазон частот тактовых импульсов – 1...200 Гц.

• •    усилие перемещения на держателе матрицы - > 5 кГ.

• •    управление через COM порт.

• •    перемещение световода (XY) +- 10 мм.

• •    температура держателя матрицы – 190...450⁰ С.

На данный момент программное обеспечение написано на ассемблере и работает под DOS 6.0. Программно можно задавать:

• •    направление перемещения,

• •    частоту тактовых импульсов,

• •    величину перемещения держателя матрицы.

Нулевой отсчет (момент касания световода матрицей) определялся визуально посредством микроскопа.

Выводы

Использование данной установки позволило значительно улучшить точностные параметры процесса и воспроизводимость результатов, в частности погрешностей совмещения матрицы и волокна.

Работа выполнена при поддержке российско-американской программы «Фундаментальное исследование и высшее образование» (грант CRDF RUX0-014-SA-06), а также грантов РФФИ №06-0708074 и №07-02-12134-офи.

Автор выражает благодарность Кондорову А. А. за помощь в изготовлении узлов и деталей установки для формирования микрорельефов на торцах га-логенидных ИК – волноводов.