Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии получения нового поколения комбинированных голограммных и дифракционных оптических элементов с изменяемыми оптическими характеристиками на основе тонкопленочных наноматериалов и наноструктурированных стекол.

Номер контракта: 14.578.21.0063

Руководитель: Кубанкин Александр Сергеевич

Должность: заведующий лабораторией

Организация: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет"
Организация докладчика: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет"

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
голограмма, дифракционный элемент, наноструктурированое покрытие, многоуровневый микрорельеф, функциональный поверхностный микрорельеф, глубина поверхностного микрорельефа, узор микрорельефа, бинарный микрорельеф, наноструктурированная толщина покрытия, плазмонный спектральный фильтр, плазмонная решетка и голограмма, наноструктурированный узор покрытия, ионная очистка поверхности, тонкопленочная технология, плазмохимическое травление стекла, совмещение фотошаблонов.

Цель проекта:
Разработка технологии и создание экспериментальных образцов комбинированных голограммных и дифракционных оптических элементов с изменяемыми оптическими характеристиками для миниатюрных оптических и оптико-электронных систем. Исследование возможностей применения разрабатываемых элементов в областях вакуумного ультрафиолета и мягкого рентгена

Основные планируемые результаты проекта:
-Лабораторная технология получения комбинированных ГОЭ-ДОЭ с плазмонными решетками на основе методов электронно-лучевой или лазерной литографии для создания поверхностного фазово-оптического рельефа стеклянных подложек.
-Экспериментальные образцы комбинированных ГОЭ-ДОЭ с плазмонными решетками, изготовленных на единой стеклянной подложке.
-Математическая модель комбинированных ГОЭ-ДОЭ с плазмонными решетками, обеспечивающими изменение их оптических характеристик.
-Программная документация на синтез плазмонных решеток как спектральных фильтров с изменяемой спектрально-угловой селективностью и учетом выбранных типов наноматериалов, интегрированных с поверхностным фазово-оптическим микрорельефом комбинированных ГОЭ-ДОЭ на единой стеклянной подложке.
-Результаты исследования возможностей применения ГОЭ-ДОЭ в областях вакуумного ультрафиолета и мягкого рентгена.
-Технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
-Конечным продуктом являются технология и созданные на ее основе экспериментальные образцы комбинированных голограммных и дифракционных оптических элементов с изменяемыми оптическими характеристиками для миниатюрных оптических и оптико-электронных систем. Технология подразумевает формирование на одной поверхности ГОЭ-ДОЭ поверхностного фазового микро-наноструктурированного рельефа непосредственно в оптических стеклах (кварц, ситалл и др.) методом ПХТ, а на другой поверхности ГОЭ-ДОЭ формируются поверхностные наноструктурированные плазмонные решетки в металлодиэлектрических слоях, работающих в качестве спектральных фильтров, селектирующих падающий на ГОЭ-ДОЭ свет по длинам волн с возможностью регулируемого изменения сдвига и ширины полосы фильтра.

-Использование комбинированных ГОЭ-ДОЭ с плазмонными решётками позволит получить принципиально новое качество изображений при миниатюрных размерах функциональных элементов, что обеспечивается нетрадиционной спектрально-угловой селективностью проходящего (отраженного) оптического излучения в широком спектральном диапазоне

-Развитие технологии ГОЭ-ДОЭ открывает новые задачи в физике излучения заряженных частиц, решение которых представляет интерес для разработки новых источников излучения в областях ВУФ и МР. Стоит отметить, что общие принципы теории излучения заряженных частиц в веществе позволяют предположить возможность разработки квазимонохроматического источника с плавно перестраиваемой спектральной линией в областях ВУФ и МР по аналогии с механизмом параметрического рентгеновского излучения, осуществляемого вследствие когерентного (брэгговского) рассеяния кулоновского поля заряженной частицы на периодических структурах.


Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Области применения: индикация данных, спектральные фильтры, визуализация объектов.
Разработка найдёт применение в различных оптико-электронных приборах и системах для создания цветных изображений высокого качества.
К подобным приборам и системам в первую очередь можно отнести:
- миниатюрные многоцветные индикаторы знако-символьной информации, устанавливаемые на оптические детали (очки, защитное стекло шлема, лобовое стекло автомобилей);
- миниатюрные 3D дисплеи цветных объемных изображений;
- потолочные и настенные многоцветные индикаторы знако-символьной информации;
- элементы в оптических системах объективов цифровых фото-видео-аппаратов для компенсации хроматизма и уменьшение массо-габаритных параметров (например, в 2 раза для телеобъектива апохромата серии Canon EF 400mm f/4 DO IS USM);
- оптические элементы систем записи и хранения информации на основе голографических дисков;
- защитные голограммы для предотвращения фальсификаций и подделки.

Выполнение проекта позволит получить следующие результаты:
Полученные научно-технические решения позволят существенно расширить технологические возможности наноструктурирования за счет создания микрорельефа покрытий как по толщине, так и по рисунку на функциональной поверхности. Функциональная модификация поверхностных рельефов будет расширена на новый класс оптических деталей – голограммные и дифракционные оптические элементы.
Полученные результаты станут основой для дальнейших исследований возможностей использования ГОЭ и ДОЭ в инфракрасной и ультрафиолетовой частях спектра. Одним из основных результатов будет создание образцов оптических элементов типа «плоской» оптики в
виде ГОЭ-ДОЭ, комбинированных с плазмонными решетками. Разработка позволит существенно снизить массо-габаритные параметры миниатюрных оптических и оптико-электронных приборов и систем, а также расширить эксплуатационно-климатические условия их работы. Данные особенности позволят в несколько раз снизить материалоемкость и трудоемкость изготовления подобных приборов.
Результаты исследования возможности применения ГОЭ-ДОЭ в областях вакуумного ультрафиолета и мягкого рентгена для спектральной селекции излучения позволят определить перспективность использования ГОЭ-ДОЭ в качестве анализаторов исследуемого спектра в качестве альтернативы традиционно-использующихся дифракционных решёток.

Текущие результаты проекта:
1. Разработаны методики получения комбинированных ГОЭ-ДОЭ с плазмонными решетками на основе методов электронно-лучевой литографии и ионного плазмо-химического травления поверхностного фазово-оптического рельефа стеклянных подложек. Изготовлены экспериментальные образцы
2. Разработана и изготовлена экспериментальная установка для исследования характеристик излучения, возникающего при взаимодействии вакуумного ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучений, а также быстрых электронов с ГОЭ-ДОЭ. Произведена пуско-наладка изготовленной установки
3. Разработана система удалённого управления разработанной экспериментальной установкой для исследования характеристик излучения, возникающего при взаимодействии вакуумного ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучений, а также быстрых электронов с ГОЭ-ДОЭ
4. Разработана программа для расчёта фильтров вакуумного ультрафиолета и мягкого рентгена
5. Подготовлена заявка на патент «Способ формирования контрастного изображения рентгеновского излучения» (регистрационный номер 2015118438)

6. Результаты исследований представлены на следующих международных конференциях:
два доклада на XLV МеждународнойТулиновской конференции по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами (ФВЗЧК-2015, http://danp.sinp.msu.ru/tulin_conf.htm ). Конференция проходила с 26 по 28 мая 2015 г. в Москве в Московском Государственном Университете

доклад на VII Международной научно-практической конференции «Физико технические проблемы в науке, промышленности и медицине» ( http://portal.tpu.ru/science/konf/atom ). Конференция проходила с 3 по 6 июня 2015г. в Томске в Томском политехническом институте.