CC BY
37
Полуавтоматическая установка для формирования микрорельефов на торцах галогенидных ИК - волноводов
Моисеев О.Ю
ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОРЕЛЬЕФОВ НА ТОРЦАХ ГАЛОГЕНИДНЫХ ИК - ВОЛНОВОДОВ
О.Ю. Моисеев
Самарский государственный аэрокосмический университет им. С.П. Королева Институт систем обработки изображений РАН,
Аннотация
В работе рассматривается полуавтоматическая установка для формирования микрорельефов на торцах галогенидных ИК - волноводов, ее конструкция и технические характеристики.
Введение
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 двухкоординат-ным 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. 2.
2008
Компьютерная оптика, том 32, №1
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.
Благодарности
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.
Литература
1. V.G. Artjushenko, E.P. Bochkarev, P.F. Golovanov.
Thallium halide fibers for middle IR-region. Soviet Journal of Quantum Electronics, vol. 8, 1981, pp 398-400
2. L. Butavina, Polycrystalline fibers, in: J. Sanghera, I. Aggarwal (Eds.). Infrared Fiber Optics Chapter 6, CRC press, Bca Raton, 1998, pp 209-249
3. W. Petrich. Mid-infrared and Raman spectroscopy for medical diagnostics. Appl. Spectrosc. Rev. 36 (2001) 181-237
4. R.H. Wilson, H.S. Tapp. Mid-infrared spectroscopy for food analysis: recent new applications and relevant developments in sample presentation methods. Trends Anal. Chem. 18 (1999) 85-93
5. E. G. Johnson, J. Stack, T.J. Suleski, C. Koehler, W. Delaney, Fabrication of micro optics on coreless fiber segments. Apll. Optics, vol. 42, No. 5, 2003, pp 785-788
6. Головашкин, Д.Л. Исследование погрешностей формирования дифракционной решетки на торце га-логенидного ИК-волновода/ А.В. Волков, Д.Л. Головашкин, В.А. Ерополов, Н.Л. Казанский, С.В. Карпе-ев, О.Ю. Моисеев, В.С. Павельев, В.Г. Артюшенко, В.В. Кашин// Известий СНЦ РАН №4, 2006, 1211.
7. Realization and characterization of diffraction microrelief fabricated on the end faces of halogenide IR waveguide / Borodin S.A., Golovashkin D.L., Karpeev S.V., Kazanskiy N.L., Moiseev O. Yu., Pavelyev V.S., Volkov A.V., Yakunenkova D.M., Kononenko V.V., Artyushenko V.,G., Sakharova T.V., Kashin V.V. // Optical Memory & Neural Networks (Information Optics), 2006, vol. 15, № 3, рр. 135-140.
8. Моисеев, О.Ю. Формирование и исследование дифракционного микрорельефа на торце галогенидного ИК волновода/ Бородин С.А., Волков А.В., Казанский Н.Л., Карпеев С.В., Моисеев О.Ю., Павельев В.С., Якуненкова Д.М., Рунков Ю.А., Головашкин Д.Л.// Компьютерная оптика. Вып. 27. 2005. С. 45-49.
