Аннотация. Продемонстрировано применение метода обработки прозрачных материалов лазерно-индуцированной микроплазмой для создания многоуровневых фазовых пластин на поверхности плавленого кварца. Описана оптимизация этого метода для существующей лазерной установки „Минимаркер-2“ на основе Yb-волоконного лазера с наносекундной длительностью импульсов (50—200 нс). Разработано программное обеспечение, позволяющее связать параметры лазерной обработки с глубиной рельефа микроструктур, а также генерировать многоуровневые фазовые пластины в автоматическом режиме. На основе полученных результатов записаны образцы многоуровневых фазовых пластин с бинарной и дискретной структурой, рассчитанные для тестирования в схеме с He-Ne-лазером. Представлены результаты сравнительного анализа применения бинарной и дискретной фазовых пластин в качестве гомогенизаторов излучения He-Ne-лазера. Показано, что более равномерное распределение интенсивности в сечении пучка достигается при использовании дискретной фазовой пластины. Данный метод лазерной записи дифракционных элементов позволяет изготавливать фазовые пластины с глубиной рельефа от 0,1 до 15,0 мкм с шагом 50 нм и минимальным размером единичного элемента 200 мкм.

Ключевые слова: плазма, плавленый кварц, фазовая пластина, гомогенизация, лазерная микрообработка

Список литературы:

1. Yang C. et al. A novel design method for continuous-phase plate // Opt. Express. 2013. N 21(9). P. 11171—11180.
2. Veron D. et al. Optical spatial smoothing of Nd-glass laser beam // Opt. Communications. 1988. N 65(1). P. 42—46.
3. Kato Y. et al. Random phasing of high-power lasers for uniform target acceleration and plasma-instability suppression // Phys. Rev. Lett. 1984. N 53(11). P. 1057.
4. Wlodarczyk K. L. et al. Laser smoothing of binary gratings and multilevel etched structures in fused silica // Appl. Opt. 2010. N 49(11). P. 1997—2005.
5. Lewis C. et al. Use of a random phase plate as a KrF laser beam homogenizer for thin film deposition applications // Rev. of Scientific Instruments. 1999. N 70(4). P. 2116—2121.
6. Yang C. et al. Continuous phase plate for laser beam smoothing // Appl. Opt. 2008. N 47(10). P. 1465—1469.
7. Bansal N. P., Doremus R. H. Handbook of Glass Properties. Elsevier, 2013.
8. Baglin J. Ion beam nanoscale fabrication and lithography—a review // Appl. Surface Science. 2012. N 258(9). P. 4103—4111.
9. Beresna M., Gecevičius M., Kazansky P. G. Ultrafast laser direct writing and nanostructuring in transparent materials // Advances in Optics and Photonics. 2014. N 6(3). P. 293—339.
10. Lorenz P., Ehrhardt M., Zimmer K. Laser-induced front side and back side etching of fused silica with KrF and XeF excimer lasers using metallic absorber layers: A comparison // Appl. Surface Science. 2012. N 258(24). P. 9742—9746.
11. Zakoldaev R. A. et al. Laser-induced black-body heating (LIBBH) as a method for glass surface modification // J. of Laser Micro Nanoengineering. 2015. N 10(1). P. 15—19.
12. Kostyuk G. et al. Fast microstructuring of silica glasses surface by NIR laser radiation // Optics and Lasers in Engineering. 2015. N 68. P. 16—24.
13. Zakoldaev R. A. et al. Microlens array fabrication on fused silica by LIBBH technology with CO2 laser smoothing // Изв. вузов. Приборостроение. 2016. Т. 59, № 5. С. 400—406.
14. Stevenson R. et al. Binary-phase zone plate arrays for the generation of uniform focal profiles // Opt. Lett. 1994. N 19(6). P. 363—365.
15. Cumme M. et al. From regular periodic micro-lens arrays to randomized continuous phase profiles // Advanced Optical Technologies. 2015. N 4(1). P. 47—61.
16. Пат. 2016612921 РФ. Массив-менеджер “LIBBH Pipe-line” / В. П. Вейко, В. С. Рымкевич, В. В. Коваль, Г. К. Костюк, Ю. Ю. Карлагина, Р. А. Заколдаев, М. М. Сергеев // Опубл. 14.03.2016.