СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОРЕЛЬЕФА НА ПОВЕРХНОСТИ СИЛИКАТНОГО СТЕКЛА Советский патент 1995 года по МПК C03C21/00 

Изобретение относится к способам обработки стекла импульсным световым излучением, а именно к формированию на стекле микрорельефа заданной глубины путем испарения сфокусированным до микронных размеров лазерным лучом поверхностного слоя стекла с повышенным показателем поглощения, полученного с помощью ионной имплантации. Такой метод обработки стекла может быть использован при изготовлении дифракционных оптических элементов, для бинарной (т.е. в виде точек или матриц точек) записи оптической информации, а также в области ионной и фотолитографии.

Целью изобретения является снижение пороговой плотности оптического излучения и модуляции светопропускания в УФ- и видимом диапазонах.

П р и м е р. Формирование микрорельефа на поверхности стекла, имплантированного железом.

Кварцевое стекло марки КИ, оптически полированное с двух сторон, толщиной 5 мм, диаметром 40 мм имплантируют ионами Fе⁺ с энергией 40 кэВ на промышленной установке ИЛУ-3 дозой 8˙10¹⁶ ион/см² при комнатной температуре. Для предотвращения перегрева образца ток при имплантации не превышает 10 мкА/см². После имплантации стекло приобретает светло-коричневую окраску и наблюдается заметное снижение пропускания в области 0,25-1,5 мкм из-за увеличения поглощения имплантированного слоя стекла. За счет этого минимальные значения потока излучения с длиной волны 0,337 мкм и длительностью 8 нс, необходимого для испарения имплантированного слоя, составляет всего 4,1˙10⁷ Вт/см², поэтому возможна запись микрорельефа на поверхности стекла маломощным импульсным азотным лазером ЛГИ-21 (средняя мощность 4 мВт при частоте следования импульсов 100 Гц). Лазерный луч фокусируется на поверхности стекла и пятно диаметром 10-50 мкм линзой с фокусным расстоянием 5 мм. При воздействии сфокусированного излучения лазера наблюдается испарение поверхностного слоя на глубину 600 . Перемещая стекло относительно луча с помощью микрометрического сканирующего устройства и меняя частоты следования лазерных импульсов, можно получать микрорельеф глубиной 600 заданной конфигурации (в виде непрерывных линий, отрезков линий, точек, шириной 10-50 мкм). Одновременно в месте испарения имплантированного слоя стекла происходит восстановление почти до исходного коэффициента пропускания света УФ и видимого диапазонов, что позволяет модулировать световой луч, проходящий сквозь стекло на 30-50%
В таблице приведены оптические параметры стекол до и после имплантации ионами Fe⁺.

На фиг. 1 и 2 представлены спектры пропускания и модуляция светопропускания стекла КИ, обработанного данным способом.

Таким образом, описанное техническое решение позволяет более чем в 100 раз снизить плотность потока лазерного излучения, необходимого для обработки поверхности силикатного стекла, формировать сфокусированным лазерным лучом в заданной точке поверхности микрорельеф определенной глубины (600 ), за счет испарения окрашенного имплантированного слоя модулировать светопропускание стекла на величину до 50%

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОРЕЛЬЕФА НА ПОВЕРХНОСТИ СИЛИКАТНОГО СТЕКЛА путем ионной имплантации и последующего облучения импульсным оптическим излучением, отличающийся тем, что, с целью снижения пороговой плотности оптического излучения и модуляции светопропускания в УФ- и видимом диапазонах, имплантацию проводят ионами одновалентного железа Fe⁺ с дозой облучения 6 · 10¹⁷ ион/см².