Исследование и разработка интегрально-оптических микролинзовых структур в стеклах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, кандидат физико-математических наук Никитин, Александр Валериевич

• Никитин, Александр Валериевич
• кандидат физико-математических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Никитин, Александр Валериевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. ФИЗИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ МИКРОЛИНЗ.

1.1. Физико-технологические принципы формирования микролинз на поверхности подложек, торцах световодов и полупроводниковых лазеров.

1.2. Жидкокристаллические микролинзы.

1.3. Физико-технологические принципы формирования микролинз в стеклянных подложках методом миграцией ионов стимулированной электрическим полем.

Выводы к главе 1.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ОДИНОЧНЫХ МИКРОЛИНЗ, ПОЛУЧАЕМЫХ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОСТИМУЛИРОВАННОЙ МИГРАЦИИ ИОНОВ В СТЕКЛАХ.

2.1. Расчет конфигурации электрического поля в используемых схемах изготовления интегральных микролинз.

2.2. Разработка и исследование одиночных микролинз с использованием игольчатого катода.

2.3. Формирование и исследование одиночных микролинз с использованием игольчатого анода.

2.4. Изготовление одиночных микролинз с использованием тонкопленочного катода.

2.5. Разработка способа изготовления одиночных микролинз с различным An.

Выводы к главе 2.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МАТРИЦ МИКРОЛИНЗ С ПЛОТНОЙ УПАКОВКОЙ.

3.1. Расчет формы интегральных микролинз в матрицах микролинз, получаемых методом электростимулированной миграции ионов в стеклах.

3.2. Подбор физико-технологических режимов изготовления матриц микролинз с плотной упаковкой.

3.3. Изготовление матриц микролинз с плотной упаковкой в стекле от фотопластин и исследование их свойств.

3.4. Разработка и исследование матриц интегральных микролинз для датчика волнового фронта Шака-Гартмана.

3.4.1. Исследование матрицы интегральных микролинз для датчика волнового фронта Шака-Гартмана с помощью интерференционного микроскопа.

3.5. Изготовление матриц цилиндрических микролинз и исследование их свойств.

Выводы к главе 3.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МНОГОКАНАЛЬНОГО МИКРОЛИНЗОВОГО ИНТЕГРАЛЬНО-ОПТИЧЕСКОГО

ОТВЕТВИТЕЛЯ ИЗЛУЧЕНИЯ.

4.1. Расчет ответвителя методом FDTD.

4.1.1. Общая схема метода FDTD.

4.1.2. Граничные условия.

4.1.3. Введение источника поля возбуждения.

4.2. Физико-математическая картина распространения оптического излучения в интегрально-оптическом ответвителе.

4.3. Изготовление и исследование интегрально-оптического ответвителя.

Выводы к главе 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка интегрально-оптических микролинзовых структур в стеклах»

Актуальность темы. В последнее время наблюдается значительный прогресс в развитии оптических линий связи. Волоконно-оптические системы связи и системы связи, основанные на распространении оптических волн в свободном пространстве, все чаще применяются для высокоскоростной оптической передачи данных,, передачи больших объемов! информации и обработки; информации в режиме реального времени: Устройства, используемые для оптических связей в подобных, системах, такие как световоды, фотоприемники, источники излучения, имеют различную числовую апертуру, размеры модового поля и площадь рабочей поверхности. Для эффективного соединения оптических волокон используются разъемы, с миниатюрными линзами, позволяющими получить, эффективное соединение; волокон, имеющих- различные; диаметры, свеговедущей жилы и различные апертуры [1 -4]. ' , \

Оптические разъемы, с микролинзами, позволяющими! расширять , и? коллимировать выходной пучок волокна, малочувствительны к боковому смещению и осевому зазору, однако угловое рассогласование приводит к росту потерь в разъеме. Благодаря расширению пучка, осуществляемому с помощью микролинзы, разъемы такого рода, оказываются также менее чувствительными к пыли.

ГТлапарные микролинзы; позволяют согласовать характеристики всех элементов друг с другом и сохранить высокую эффективность связи [5]: Микролинза, объединенная с лазерным диодом^ обеспечивает малую расходимость светового пучка и, малые потери при вводе' излучения в волновод [6]. С помощью матриц микролинз создаются многоканальные оптоэлектронные переключатели [7]!

Матрицы микролинз используются в системах оптической обработки информации для мультиплицирования изображения, LCD-мониторах и CCD-камерах. Жидкокристаллическая пленка в сочетании с микролинзами, обеспечивающими перераспределение света отраженного от экрана, позволяет повысить яркость и контраст жидкокристаллических дисплеев с отражением [8].

Применение матриц микролинз позволяет значительно уменьшить размеры и упростить конструкцию миниатюрных аналитических систем, установок для фотолитографии, оптических нейронных сетей, включающих в себя большое количество лазеров; детекторов, фильтров и других оптических элементов, требующих высокоточного совмещения [9];

Помимо использования в микросистемах, матрицы, микролинз применяются для создания макроскопических оптических элементов. Например, используя систему согласованно работающих микролинз и корректирующих микропризм, можно изготовить собирающую мультилинзу для преломляющей-рентгеновской и нейтронной оптики. рГО];

Hat основе матрицы микролинз может быть ; создав ^ фронта Шака-Гартмана'. Применяются датчики Шака-Гартмана в адаптивной оптике, когда необходимо'исследовать изменения; вносимые в волновой фронт средой; например, для решения проблем; связанных с улучшением снимков земли, полученных со спутников, которые искажаются флуктуациями атмосферы [11].

В' настоящее время ведутся исследования по внедрению оптических соединений для. обмена информацией внутри компьютерных систем между блоками,' платами ш внутри плат. Замена электрических шин* оптическими внутри компьютерных систем, а также между блоками на печатных платах, позволяет существенно уменьшить задержки (оптические сигналы распространяются! со скоростью, света); увеличить, ширину полосы, передаваемых сигналов до 100 ГГц, в отсутствии-взаимодействия фотонов между собой,, что позволяет минимизировать взаимные наводки соседних линий и внешние воздействия; Технология оптических соединений очень значительно превосходит технологию электрических соединений по производительности и плотности расположения каналов [12].

Одиночные микролинзы и матрицы микролинз можно изготавливать в стеклянных подложках методом электростимулированной миграции ионов. Однако до настоящего времени окончательно не выявлено влияние напряженности и формы стимулирующего электрического поля на оптические свойства создаваемых в стеклах одиночных микролинз и матриц микролинз. Подобные исследования были проведены лишь при создании интегрально-оптических многомодовых волноводов, получаемых в стеклах электростимулированной миграцией ионов.

В связи с вышеизложенным, разработка физико-технологических принципов, создания интегрально-оптических микролинзовых структур в стеклах с заданными свойствами является весьма актуальной.

Целью работы является проведение теоретических и экспериментальных; работ, направленных на исследование и разработку интегрально-оптических микролинзовыххтруктур в стеклах.; . :

Для% достижениям указанной»цели- необходимо* решить следующие' задачи:

1) Провести анализ существующих физико-технологических принципов формирования оптических микролинз на поверхности подложек, внутри подложек, торцах световодов и полупроводниковых лазеров, а также жидкокристаллических микролинз, выявить их достоинства и недостатки.

2) Провести расчет конфигурации электрического поля, используемого в процессе изготовления как одиночных микролинз, так; и матриц микролинз, и: его влияние на форму получаемых микролинз и их фокусирующие свойства.

3) Подобрать физико-технологические режимы; изготовления'; одиночных микролинз и матриц микролинз электростимулированной миграцией ионов в стеклах с различной-плотностью упаковки и оптическими параметрами.

4) Разработать, изготовить и исследовать матрицы микролинз в стеклах для LGD -проекторов и датчиков волнового фронта Шака-Гартмана.

5) Разработать и исследовать многоканальный интегрально-оптический ответвитель (делитель) излучения на основе линейки микролинз. Методы исследования базируются на основополагающих законах электродинамики и оптики, вычислительной математики и использовании современных информационных технологий. Для реализации численных расчетов и моделирования использовались пакеты программ Maple и Mathcad. Расчет картины распространения оптического излучения базировался на; использовании модифицированного численного FDTD-метода.

Научная новизна полученных результатов. В ходе проведенных исследований получены следующие новые результаты:

1) Проведен расчет конфигурации электрического поля, используемого в процессе изготовления как одиночных микролинз, так и матриц микролинз, и выявлено . его . влияние на- форму получаемых микролинз и их фокусирующие свойства. В1 результате8 численных расчетов, получены картины силовых линий электрического, поля^ .вдоль которых осуществляется электростимулированная миграция ионов и. пространственное распределение потенциала для двух используемых экспериментальных схем изготовления микролинз.

2) Разработан новый способ изготовления микролинз, позволяющий изготавливать в стеклах; одиночные микролинзы с различным Лги В разработанном способе электростимулированная миграция* ионов« серебра- в стеклянную подложку осуществляется из анода, выполненного в виде капилляра,: заполненного расплавом солей, содержащих ионьь, серебра, с погруженным в него положительным: электродом, и имеющего контакт с поверхностью стеклянной пластинки. • Поскольку расплав солей, заполняющий капилляр- может содержать различное соотношение ионов серебра и натрия, то получаемые микролинзы будут иметь различный показатель преломления, что приводит к формированию микролинз с различным соотношениям между фокусным расстоянием и диаметром формируемых микролинз.

3) Впервые выявлена закономерность влияния физико-технологических параметров миграции ионов в стеклянную подложку на оптические свойства формируемых микролинз в матрице.

4) Разработан новый способ получения в стеклах матриц интегральных микролинз с плотной упаковкой без нарушения их сферичности, что в итоге обеспечивает более эффективное фокусирование света, падающего на матрицу.

5) Предложено новое техническое решение, позволившее создать на основе линейки микролинз многоканальный микролинзовый интегрально-оптический делитель (ответвитель) излучения, выводящий излучение через поверхность подложки, что дает возможность располагать приемники сигналов непосредственно на поверхности подложки в оптических схемах, предназначенных для^ обмена- информацией внутри^ компьютерных систем между блоками, платами>,wвнутри плат.

Практическая значимость полученных результатов связана с их научной новизной и состоит в возможности применения разработанных физико-технических и технологических решений, а также результатов экспериментальных исследований при создании одиночных микролинз и матриц микролинз в стеклах, предназначенных для широкого применения в различных оптических и оптоэлектронных устройствах.

Приведенные в. диссертации исследования позволили создать в стеклах одиночные микролинзы и матрицы микролинз с плотной упаковкой, которые могут быть использованы в LCD-проекторах, CCD-камерах и датчиках волнового фронта Шака-Гартмана. Разработанный многоканальный микролинзовый интегрально-оптический делитель излучения, позволяющий не только делить и разветвлять излучение, но и выводить его на поверхность подложки можно применять для реализации оптических или оптоэлектронных межсоединений в компьютерных системах.

Работа выполнялась в рамках научно-исследовательских работ по теме «Исследование физических процессов формирования массивов микролинз в стекле с высокой плотностью интеграции» регистрационный № 1.3.05-2005, а также «Исследование и разработка режимов изготовления интегрально-оптических элементов», проводимых на кафедре оптоэлектроники Кубанского госуниверситета в период с 2005 по 2008 г.г. по Программе «Старт» фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере им. Бортника. № гос. регистрации 0120.0604106, (государственный контракт № 3620р/6061 от 26 декабря 2005 г)

Апробация результатов диссертации. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на научных семинарах физико-технического факультета и кафедры оптоэлектроники КубГУ, на Всероссийском смотре-конкурсе научно-технического творчества студентов вузов «Эврика-2005», • Новочеркасск: ЮРГТУ, 2005 г., на Всероссийских, научных конференциях студентов-физиков и молодых ученых (ВНКСФ-12' Новосибирск 2006 г., ВНКСФ-13 Ростов-на-Дону, Таганрог 2007 г., ВНКСФ-14 Уфа 2008 г.), на 9-м международном симпозиуме по измерительным технологиям и интеллектуальному приборостроению, Санкт-Петербург 2009 г. Основной материал диссертации опубликован в 7 работах в виде научных статей, тезисов докладов, а также в 4 патентах на изобретения.

Защищаемые положения.

1. Методика расчета конфигурации электрического поля, используемого в процессе изготовления^ как одиночных микролинз, так и матриц микролинз с плотной упаковкой, и его влияния на^форму получаемых микролинз и их фокусирующие свойства.

2. Новый> способ изготовления интегральных микролинз, позволяющий изготавливать одиночные микролинзы с различным изменением показателя преломления (An). В предложенном способе электростимулированная миграция ионов серебра в стеклянную подложку осуществляется из анода, выполненного в виде капилляра, заполненного расплавом солей, содержащих ионы серебра, с погруженным в него положительным электродом, и имеющего контакт с поверхностью стеклянной пластинки. Поскольку расплав солей, заполняющий капилляр, может содержать различное соотношение ионов серебра и натрия, то получаемые микролинзы будут иметь различный показатель преломления, что приводит к формированию микролинз с различным соотношениям между фокусным расстоянием и диаметром формируемых микролинз.

3. Новый способ изготовления интегральных микролинз, позволяющий получать в стекле матрицы микролинз с плотной упаковкой без нарушения их сферичности, заключающийся в том, что отверстия круглой формы в маскирующем слое располагаются квадратно-гнездовым способом на расстоянии 3-5 диаметров самих отверстий, а электростимулированная миграция через отверстия в маскирующем слое проводится до тех пор, пока не произойдет полное слияние границ соседних микролинз. ' •

4. Интегрально-оптический делитель излучения, состоящий из канального волновода с закругленным торцом и ряда интегрально-оптических микролинз, расположенных вдоль оптической оси волновода. Такое расположение интегрально-оптических микролинз позволяет осуществлять контролируемое ответвление оптического излучения и вывод его через поверхность подложки. Разработанный интегрально-оптический ответвитель с одной стороны будет выполнять роль аттенюатора, поскольку излучение; выходящее из каждой, последующей линзы будет меньше предыдущего, а с другой стороны такое устройство можно использовать и как разветвитель для подачи оптического сигнала одновременно на несколько приемников, расположенных непосредственно на поверхности подложки.

5. Оптимальные физико-технологические режимы изготовления одиночных интегральных микролинз и матриц интегральных микролинз в стеклах для различных применений (LCD-проектор, CCD-камера, датчик волнового фронта Шака-Гартмана, мультиплицирование изображений).

Личный вклад соискателя заключается в поиске способов решения поставленных задач, расчете конфигурации электрического поля, используемого в процессе изготовления как одиночных микролинз, так и матриц микролинз с плотной упаковкой, разработке новых способов изготовления одиночных микролинз и матриц микролинз с плотной упаковкой, в подборе оптимальных физико-технологических режимов изготовления интегрально-оптических микролинзовых структур и исследования их оптических свойств, в разработке и исследовании интегрально-оптического делителя излучения на основе микролинз.

Объем и структура диссертации Диссертация состоит из 4-х глав, введения, заключения и списка использованных источников.

Первая глава представляет собой, литературный обзор, в котором описаны и проанализированы- физико-технологические принципы формирования- микролинз и матриц микролинз на поверхности подложки, внутри подложки, на торцах волноводов * и полупроводниковых лазеров, а также их параметры. Особое внимание уделено изготовлению микролинз и матриц микролинз электростимулированной миграцией ионов, позволяющей получать микролинзы с различными параметрами непосредственно в стеклянных подложках.

Вторая глава посвящена исследованию и разработке одиночных микролинз, получаемых методом электростимулированной миграции ионов в стеклах. В ней представлен расчет конфигурации стимулирующего электрического поля, системы точечный заряд - проводящая плоскость, возникающего при- проведении электростимулированной миграции ионов в процессе изготовления одиночных микролинз. В этой главе- подробно изложено изготовление одиночных микролинз в стеклах с использованием различных способов приложения стимулирующего электрического поля, а также методика измерения оптических параметров полученных микролинз. Предложен новый способ изготовления одиночных микролинз с различным

Дп, что позволяет получать различные соотношения между фокусным расстоянием и диаметром формируемых микролинз.

В третьей главе представлено исследование и разработка матриц микролинз с плотной упаковкой для различных применений. Проведен расчет формы интегральных микролинз в матрицах, получаемых методом электростимулированной миграции ионов в стеклах. Проведен подбор физико-технологических режимов изготовления матриц сферических и, цилиндрических микролинз» с плотной упаковкой и высокими фокусирующими свойствами для LCD-проекторов, датчиков волнового фронта Шака-Гартмана, для мультиплицирования изображения и получения стереоизображения. Предложен новый способ изготовления матриц микролинз, позволяющий получать в стеклах матрицы, микролинз с плотной упаковкой без нарушения их сферичности. Четвертая глава посвящена исследованию и разработке многоканального микролинзовошинтегрально-оптического ответвите ля г (делите ля)-излучения: Подробно изложен: расчет ответвителя? FDTD методом и физико-математическая картина распространения оптического излучения в интегрально-оптическом ответвителе, а также изготовление и исследование интегрально-оптического ответвителя (делителя) излучения. Предложена новая конструкция интегрально-оптического делителя излучения на основе микролинз, позволяющего выводить оптическое излучение через поверхность подложки, на которой, он сформирован; для; обеспечения удобного и надежного крепление приемников излучения; который может, быть использован в межсоединениях внутри компьютерных систем, между блоками и на печатных платах, при замене электрических шин оптическими:;.

• Диссертация? содержит 155; печатных страниц, 75 рисунков и фотографии, 3 таблицы, список используемых источников;, включающий: 92 наименования.

Заключение диссертации по теме «Оптика», Никитин, Александр Валериевич

Выводы к главе 4

1. Предложена новая конструкция многоканального микролинзового интегрально-оптического делителя излучения на, основе микролинз, позволяющего выводить оптическое излучение через поверхность подложки, на которой он сформирован, для обеспечения удобного и надёжного крепление приемников излучения, который может быть использован в межсоединениях внутри компьютерных систем, между блоками и на печатных платах, при замене электрических шин оптическими. Такой интегрально-оптический ответвитель с одной стороны будет выполнять роль делителя, поскольку излучение, выходящее из каждой последующей» линзы будет меньше предыдущего, а* с другой стороны такое устройство можно использовать для ответвления оптического сигнала одновременно на несколько приемников, расположенных непосредственно на поверхности подложки.

2. Проведен расчет многоканального микролинзового интегрально-оптического ответвителя методом FDTD, показавший, что вывод части излучения на поверхность подложки будет происходить за счет мод волновода высоких порядков на краю микролинзы.

3. Рассмотрение физико-математической картины распространения оптического излучения в микролинзовом интегрально-оптическом ответвителе, базировавшееся на использовании модифицированного численного FDTD-метода на основе прямого решения уравнений Максвелла во временной области в неоднородной диэлектрической среде, позволило определить долю оптического , излучения, выводимого! на поверхность подложки каждой> микролинзой. При радиусе кривизны:, полусферической области 30 мкм, показателе преломления волновода (микролинзы) - 1,6, показателе преломления подложки — 1,5 на длине волны излучения 1,55 ответвляется около 2 % входной оптической мощности. При уменьшении длины волны излучения до ^=0,63 мкм общее число мод увеличивается, что приводит к росту интенсивности излучения, ответвляемого линзами до 5 %.'.

4. Разработан и изготовлен методом электростимулированной миграции ионов Agt из расплава солей AgN03 и NaNC^, взятых в соотношении 1:10 моль, в стеклянную подложку микролинзовый интегрально-оптический ответвитель, содержавший канальный волновод с закругленным торцом и две микролинзы, расположенные на оптической оси этого волновода. Проведенные исследования показали, что уменьшение . интенсивности от линзы к линзе составляет примерно 5 %. В тоже время интенсивность излучения, выходящего из закругленной части волноводами- каждой из линз составляет, по результатам,измерения .те же 5 % от величины интенсивности: вводимого излучения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведен обзор и анализ существующих физико-технологических принципов формирования оптических микролинз, выявлены их достоинства и недостатки. Физико-технологические принципы формирования микролинз классифицированы по следующим признакам: формирование микролинз и матриц микролинз на поверхности подложки, формирование микролинз и матриц микролинз непосредственно в подложке, а также формирование микролинз на торцах световодов и полупроводниковых лазеров. Проведенный анализ позволил определить наиболее подходящий метод изготовления плоских фокусирующих микроструктур в стеклах - метод электростимулированной миграции ионов, который не требует очень дорогого и сложного оборудования, а получаемые им микролинзы имеют совершенную полусферическую форму со ступенчатым изменением показателя преломления.

2. Проведен расчет конфигурации стимулирующего электрического поля, используемого в процессе изготовления как одиночных микролинз, так и матриц микролинз, и его влияние на форму получаемых микролинз и' их фокусирующие свойства. В результате численных расчетов получены картины силовых линий электрического поля, вдоль которых осуществляется электростимулированная миграция ионов и пространственное распределение потенциала для двух используемых экспериментальных схем изготовления микролинз.

3. Подобраны технологические режимы изготовления одиночных интегральных микролинз в стеклах методом электростимулированной миграции ионов.

4. Разработан новый способ изготовления микролинз, позволяющий получать одиночные микролинзы с различным An. В предложенном способе электростимулированная миграция ионов серебра в стеклянную подложку осуществляется из анода, выполненного в виде капилляра, заполненного расплавом солей, содержащих ионы серебра, с погруженным в него положительным электродом, и имеющего контакт с поверхностью стеклянной пластинки. Поскольку расплав солей, заполняющий капилляр, может содержать различное соотношение ионов серебра и< натрия, то получаемые микролинзы будут иметь различный показатель преломления, что приводит к формированию микролинз с различным соотношениям между фокусным расстоянием и диаметром формируемых микролинз.

5. Экспериментально подобраны физико-технологические режимы изготовления^ матриц микролинз диаметром 60 мкм с плотной упаковкой электростимулированной миграцией ионов Ag' в стекле от фотопластйш. Минимальными размерами фокальных пятен (6 мкм) обладали микролинзы в матрицах, полученных при стимулирующих напряжениях 30-40 В при температуре 380°С в течение 30 минут, при этом их' плотность упаковки, достигала*, величины, ц = 0,88 - 0.93 . Фокусное.: расстояние; микролинз составило;450;мкм. ■•.'■''. ■.■:'•'"•■.• . •.•■'•

6. Разработан; новый- способ, изготовления матриц микролйнз, позволяющий получать, в стеклах матрицы микролинз с плотной упаковкой без нарушения их сферичности, заключающийся в том, что отверстия круглой формы в маскирующем слое располагаются квадратно-гнездовым способом на расстоянии 3-5 диаметров- самих отверстий, а электростимулированная миграция через отверстия» в маскирующем слое проводится до тех пор, пока.не произойдет полное слияние границ,соседних микролинз. •

7. Подобраны оптимальные; режимы!.- изготовления.: электростимулированной миграцией, ионов из расплавов- солей* матриц микролинз в стеклах, для; LCD-проекторов; и датчиков; волнового; фронта Шака-Гартмана. Проведенные исследования показали, что полученные микролинзы обладают хорошими фокусирующими свойствами, диаметры их фокальных пятен близки к дифракционным пределам, поэтому они. могут использоваться также для мультиплицирования изображения в системах обработки оптической информации и для получения объемных изображений.

8. Методом электростимулированной миграции ионов Ag+ из расплава солей AgNC>3 + NaNC>3 (1:75 моль) в стекле К8 и в стекле от фотопластин изготовлены матрицы цилиндрических микролинз, которые могут использоваться в системах оптической обработки информации для преобразования двумерного оптического сигнала в одномерный (преобразование изображения матрицы в строку или столбец). Сложением двух таких матриц таким образом, чтобы линзы располагались перпендикулярно друг к другу, можно получить матрицу микролинз, обладающих свойствами сферических линз и с плотностью упаковки т|=1.

9. Предложена новая конструкция многоканального микролинзового интегрально-оптического делителя излучения на основе микролипз, позволяющего выводить оптическое излучение через поверхность подложки, на которой он сформирован, для обеспечения удобного и надежного крепление приемников излучения^ который может быть использован в межсоединениях внутри компьютерных систем, между блоками и на печатных платах, при замене электрических шин оптическими. Такой интегрально-оптический ответвитель с одной стороны будет выполнять роль делителя, поскольку излучение, выходящее из каждой последующей линзы будет меньше предыдущего, а с другой стороны такое устройство можно использовать для ответвления оптического сигнала одновременно на несколько приемников, расположенных непосредственно на поверхности подложки.

10. Разработан, изготовлен и исследован многоканальный интегрально-оптический ответвитель (делитель) излучения, содержавший канальный волновод с закругленным торцом и две микролинзы, расположенные на оптической оси этого волновода. Проведенные исследования показали, что уменьшение интенсивности от линзы к линзе составляет примерно 5 %.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Никитин, Александр Валериевич, 2009 год

1. Nicia A. Practical low-loss lens connector for optical fibers 11 Electron. Lett. 1978. Vol.l4.№ 16. P. 511-512.

2. Masuda S. Low-loss lens connector for single-mode fibers / S. Masuda, T. lwama // Appl. Opt. 1982. Vol.21. № 19. P. 3475-3483.

3. Oikawa M. A distributed-index planar microlens array prepared from deep electromigration / M. Oikawa, K. Iga, T. Sanada II Electron. Lett. 1981. Vol.17. № 13. P. 452-453.

4. Iga K. Stacked planar optics: an application of the planar microlens // Apll. Opt. 1982. Vol.21. № 19. P. 3456-3460.

5. Aoki Y. Evaluation of numerical aperture and focusing characteristics of planar microlens for optical interconnects / Y. Aoki, Y. Shimada, K. Iga II Jap. J. Appl. Phys. 2001. Vol. 40. № 5A. P. L446-L448.

6. Fu Y. Integrated micro-cylindrical lens with laser diode for single-mode -fiber coupling / Y. Fu, N.K.A. Bryan, O.N. Shing, // IEEE Photonics Technology Letters. 2000. Vol. 12. № 9. P. 1213-1215.

7. Ко F.-J. Brightness and contrast enhancement of reflective liquid crystal displays by microlens array light control film / F.-J. Ко, H.-P.D. Shien // Jpn. J. Appl. Phys. 2000. Vol. 39. № 5A. P. 2647-2650.

8. Design, fabrication and testing of microlens arrays for sensors and Microsystems / Ph. Nussbaum, R. Volkel, H.P. Herzig et al. И Pure Appl. Opt. 1997. Vol. 6. P. 617-636.

9. Чуриков В.А. Собирающая мультилинза для преломляющей рентгеновской и нейтронной оптики / В.А. Чуриков II Письма в ЖТФ. 2003. Т. 29. №23. С. 75-83.j

10. Cavadore С. Shack Hartmann wavefront sensor. December, 2003 // (Eng.). URL: http://www.astrosurf.com/cavadore/optique/shackHartmann/Shack-Hartmann.htm Г11 February 2007.f

11. Ахманов А. С. Оптическая передача информации в супер-ЭВМ и микропроцессорных системах. Часть 1 / А. С. Ахманов, О. Е. Наний, В. Я. Панченко II Lightwave, Russian edition. 2008. №3. С. 46-53.

12. Shaoulov V. Simple reflow technique for fabrication of a microlens array in solgel glass / V. Shaoulov, R. Martins, J.P. Rolland // Opt. Eng., 2001. Vol. 40. № 8. P. 1433-1434.

13. Simple reflow technigue for fabrication of a microlens array in solgen glass

14. He M.,YuanX.-C., Ngo N. Q., Bu J., Kudryashov К II Opt. Lett. 2003. Vol.* 28. №9. P. 731-733.

15. Reflowed solgel spherical microlens for high-efficiency optical coupling between a laser diode and a single-mode fiber / He Miao, Yuan Xiaocong, Bu Jing, Chtong Chye, Moh Ken Jin II Appl. Opt. 2005. Vol. 8. № 19. P. 1469-1473.

16. Hybrid sample-inverted reflow and soft-lithography technigue for fabrication of conicoid microlens arrays / He Miao, Yuan Xiaocong, Bu Jing, Chtong Chye II Appl. Opt. 2005. Vol. 44. № 19. P. 4130-4135.

17. Pan C.-T. Technique of microball lens formation for efficient optical coupling / C.-T. Pan, C.-H. Chien, C.-G. Hsieh II Appl. Opt. 2004. Vol. 43. № 32. P. 5939-5946.

18. Изготовление микролинз на конце оптического волокна / Zhou Во, Нао Hong, Fu Xi-liang, Zhu Jin-Ian II J. Shenyang Archit. and Civ. Eng. Univ. Natur. Sci. 2003. Vol. 19. №1. P. 37-40.

19. Плеханов А. И. Оптические волокна с концевыми фотополимерными микролинзами / А. И. Плеханов, В. В. Шелковннков II Российские технологии. 2006. Т.1. № 1-2. С. 240-244.

20. Two-dimensional plastic microlens arrays by deep lithography with protons: fabrication and characterization / H. Ottevaere, B. Volckaerts, J. Lamprecht et al. // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 2002. Vol. 4. S22-S28.

21. Hongwen R. Polymer-basedflexible microlens arrays with hermaphroditicifocusing properties I Ren Hongwen, Wu Shin-Tson И Appl. Opt. 2005. Vol. 44. № 36. P. 7730-7734.

22. Refractive microlenses produced by excimer laser irradiation of poly (methyl methacrylate) / M.F. Jensen, U. Kruhne, L.H. Christensen et al. II J. Micromech. Microeng. 2005. Vol. 15. P. 91-97.

23. Fu Y. Investigation of hybrid microlens integration with vertical-cavityjsurface-emitting lasers for free-space optical links / Y. Fu, N. K. A. Bryan II Optics Express. 2002. Vol. 10. № 9. P. 413^118.

24. Fu Y. Integration of microdiffractive lens with continuous relief with vertical-cavity surface-emitting lasers using ion beam direct milling / Y. Fu II IEEE Photonics Technology Letters. 2001. Vol. 13. № 5. P. 424-426.

25. Low-cost, low-loss microlens arrays fabricated by soft-lithographyreplication process / V. Kunnavakkam Madancigopal, F.M. Houlihan, M. Schlax et al. II Appl. Phys. Lett. 2003. Vol. 82. № 8. P. 1152-1154.

26. Fu Y. Novel one-step method of microlens mold array fabrication / Y. Fu, N. K. A. Bryan Ngoi II Opt. Eng. 2001. Vol. 40. № 7. P. 1433-1434.

27. Hybrid sample-inverted reflow and soft-lithography technique for fabrication of conicoid microlens arrays / M. He, X. Yuan, J. Bn et al II Appl. Opt. 2005. Vol. 44. № 19. P. 4130-4135.

28. Бочарова Т. В. Микролинзовые растры и технология их изготовления / Т.В. Бочарова, F.O. Карапетян II Оптич. ж: 2005. Т.72. № 9. С. 91-95.

29. Hee-Su J. Electrically controllable microlens array fabricated by anisotropic phase separation from liquid-crystal and polymer composite materials / J. Hee-Su, K. Jae-Hoon, K. Satyendra II Opt. Lett. 2003. Vol. 28. № 13. P. 1147-1149.

30. ScharfT. High quality adaptive liquid crystal microlenses / T. Scharf, K. Cottier, R. Dandliker I I Mol. Cryst. and Liq. Cryst. Sci. and Technol. A. 2001. Vol. 366. P. 413-420.

31. Tunable-focus microlens arrays using nanosized polymer-dispersed liquid crystal drolets / R. Hongwen, F. Yun-Hsing, L. Yi-Hsin, W. Shin-Tson II Opt. Commun. 2005. Vol. 247. № 1-3. P.l 01-106.

32. Hermaphroditic liquid-crystal microlens / R. Hongwen, W. Janet R, F. Yun-Hsing et al // Opt. Lett. 2005. Vol. 30. № 4 P. 376-378.

33. A tunable liquid-crystal microlens with hybrid alignment / C. Chih-Cheng, С. C. Alex, L. Chang-Hua, Y. J. Andrew И J. Opt. A. 2006. Vol. 8. № 7. P. 365-369.

34. Жидкокристаллические микро линзы в системе оптического ограничения / М.В. Грязнова, В.В. Данилов, Ю.А. Кузнецов и др. II Письма в ЖТФ. 2001. Т.27. № 2. С. 24-29.

35. Liquid crystal microlenses / Information Optics (Engl.) — URL: http://www.optics.unine.ch/former/informationoptics/LCmicrolenses/ LCmicrolenses.html 7 April 2006.

36. Diffraction limited Liquid crystal microlenses with planar alignment / T. Scharf, P. Kipfer, M. Bouvier et al. II Jpn. J. Appl. Phys. 2000. Vol. 39. № 12A. P. 6629-6636.

37. Ren H. Polymer network liquid crystals tor tunable mierolens arrays / H. Ren, Y. H. Fan, S.-T. Wu И J. Phys. D. 2004. Vol. 37. № 3. P. 400-403.

38. Tunable microlens arrays using polymer network liquid crystal / R. Hongwen, Y.-H. Fan, S. Gauza et al. II Optics communications. 2004. Vol. 230. P. 267-271.

39. Xie Y. Перестраиваемая жидкостная микролинза с трехмерной регулировкой положения фокального пятна / Y. Xie, Z. Lu II Оптич. Ж. 2005. Т. 72. №6. С. 31-33.

40. Санъко С. Жидкие управляемые микролинзы // Компьютерные Вести On-line: Новые технологии. 2003. № 4. Электронный журнал. (Рус.). -URL: http://kv.bv/index2003043403.htm 117 April 2007.

41. Fluidic lenses with variablefocal length I P. M. Moran. S. Dharmatilleke, Khaw A. H. et al. II Appl. Phys. Lett. 2006. Vol. 88. № 4. P. 041120/1041120/3.

42. Oikawa M. A distributed-index planar microlens array prepared from deep electromigration / M. Oikawa, K. Iga, T. Sanada II Electron. Lett. 1981. Vol. 17. № 13. P. 452-453.

43. Iga К A concept of stacked planar optics / K. Iga, M. Oikawa II Bull. PME (TJT), 1982. № 49. P. 17-24.

44. Iga K. Stacked planar optics: an application of the planar microlens / K. Iga II Apll. Opt. 1982. Vol.21. № 19. P. 3456-3460.

45. Получение элементов интегральной оптики методом диффузии, локализованной электрическим полем / В. Н. Иванов, В. А. Кондратьев, В. А. Никитин и др. II Автометрия. 1987. № 1. С. 97-99.

46. Градиентные микролинзы, полученные методом электростимулированной диффузии / В. С. Дорош, В. Н. Иванов, В. А. Никитин и др.и

47. Автометрия. 1984. № 3. С. 87-89.

48. Разработкам исследование микролинзовых растровых структур / И. И.»

49. Горина, В. С. Дорош, В. А. Никитин, Н. А. Яковенко II Автометрия. 1992. № 4. С. 103-105.

50. Элементы волноводной оптоэлектроники для устройств функциональной обработки цифровой информации / В. 77. Гладкий, В. А. Никитин, В. П. Прохоров, Н. А. Яковенко II Квантовая электроника. 1995. Т. 22. №> 10. С. 1027-1033.

51. Исследование в ближней ИК-области спектра микролинз, полученных методом электростимулированной диффузии / В. Н. Иванов, В. А. Кондратьев, В. А. Никитин и др. // Квантовая электроника: 1984. Т. 11. № 11. С. 2370-2372.

52. Матрица градиентных микролинз, изготовленная методом электростимулированной диффузии / И. Д. Брегеда, В. А. Никитин, Е. П. Никитина и др. // Автометрия. 1985. № 6. С. 31-34.

53. А. С. 1694502 СССР, МКИ3 С 03 С 21/00 Способ изготовления интегральных микролинз / И. И. Горина В. А. Никитин, Н. А. Яковенко (СССР). № 4758286; Заявл. 14.11.89, Опубл. 30.11.91. Бюл. № 44.

54. Пат. 2073659 Россия, МКИ3 С 03 С 21/00 Способ изготовления интегральных микролинз / В. А. Никитин, Е. П. Никитина, Н. А. Яковеико (Россия). Кубанский государственный университет 93017069/33 Заявл. 31.03.1993, Опубл. 20.02.1997.

55. Ландау Л. Д. Электродинамика сплошных сред / Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. М.: Наука, 1982. 624 с.

56. Иродов И. Е. Электромагнетизм. Основные законы. М.: Физматлит, 2001. 352 с.

57. Парселл Э. Электричество и магнетизм. М.: Наука, 1971. 448 с.

58. Матросов А. В. Maple 6: Решение задач высшей математики и механики. СПб.: БХВ-Петербург, 2001. 528 с.

59. Алексеев Е. Р. Решение задач вычислительной математики в пакетах Mathcad 12, Matlab 7, Maple 9 IE. P. Алексеев, О. В. Чеснокова. М.: НТ Пресс, 2006. 496 с.

60. Дьяконов В. П. Mathcad 11/12/13 в математике: Справочник. М.: Горячая линия — Телеком, 2007. 958 с.

61. Поршнев С. В. Компьютерное моделирование физических процессов с использованием пакета Mathcad. М.: Горячая линия Телеком, 2002. 252 с.

62. Вержбицкий В. М. Основы численных методов. М.: Высшая школа, 2005. 848 с.

63. Быковский Ю. А. Исследование интегрально-оптических лунеберговских линз, изготовленных методом лазерного напыления / Ю. А. Быковский, А. В. Миронов, В. Л. Смирнов II Квантовая электроника. 1981. Т. 8. № 3. С. 650-655.

64. Семенов А. С. Интегральная оптика для систем передачи и обработки информации / А. С. Семенов, В. Л. Смирнов, А. В. Шмалько. М.: Радио и связь, 1990. 224 с.

65. Трофимова Т. И. Курс физики: Учеб. Пособие для вузов. М.: Высшая школа, 2002. 542 с.

66. Ландсберг Г. С. Оптика. Учебное пособие для вузов. М.: Физматлит, 2006. 848 с.

67. Гвоздева Н. П. Прикладная оптика и оптические измерения / Н. П. Гвоздева, К. И. Коркина. М.: Машиностроение, 1976. 383 с.

68. Ко F.-J. Brightness and contrast enhancement of reflective liquid crystal displays by microlens array light control film / F.-J. Ко, H.-P. D. Shien II Jpn. J. Appl. Phys. 2000. Vol. 39. № 5A. P. 2647-2650.

69. Poszner T. Stripe waveguides with matched refractive index profiles fabricated by ion exchange in glass / T. Poszner, G. Schreiter, R. Muller II Journal of Applied Physics. 1991. Vol. 70. № 4. P. 1966-1973.

70. Пат. 2312833 Россия, Способ изготовления интегральных микролинз / Н. А. Яковенко, В. А. Никитин, М. М. Векшин, А. В. Накатин (Россия). Общество с ограниченной ответственностью «ЮГ-ОПТИКОМ» (Россия) 2005138606/03 Заявл. 12.12.2005, Опубл. 20.06.2007.

71. Никитин В. А. Электростимулированная миграция ионов в интегральной оптике / В. А. Никитин, Н. А. Яковенко. Краснодар, КубГУ 2003. 154 с.

72. Получение и исследование матриц микролинз с плотной упаковкой / М. М. Векшин, А. В. Никитин, В. А. Никитин, Н. А. Яковенко II Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. 2009. №1. С. 41-44.

73. Ben С. Piatt. History and principles of Shack-Hartmann wave front sensing / Piatt Ben С. II Journal of Refractive Sugery. Vol. 17. September-October 2001. P: 573-577.

74. Eloy Ai Spatially Resolved Wavefront Aberrations of Ophthalmic progressive-power lenses in normal viwing conditions / A. Eloy I I Optometry and Vision Science. Vol. 80. №. 2. February 2003.

75. Sabine P. V. H. Refractive index profile determinetion in optical waveguides // A.T.R. 1977. Vol.11. № 2. P. 3-13.

76. Химическая технология стекла и ситалов / Под ред. Н. М. Павлушкина. М.: Стройиздат. 1993. 432с.

77. Никитин А. В. Изготовление матриц цилиндрических микролинз / А. В. Никитин, М. Н. Мудракова II ВНКСФ-13. Материалы конференции,информационный бюллетень. Ростов-на-Дону, Таганрог: АСФt1. России, 2007. С. 408-409.

78. Разработка и исследование многоканального микролинзового интегрально-оптического ответвителя излучения I М. М. Векшин, А. В.

79. Никитин, В. А. Никитин, Н. А. Яковенко // Автометрия. 2009. Т. 45. № 1.С. 102-108.

80. Интегральная оптика / Под ред. Т. Тамира. М.: Мир, 1978. 344с.

81. Ханспердэ/сер Р. Интегральная оптика, теория и технология / М.: Мир, 1985. 379 с.

82. Каменев Н. Н. Волноводный делитель с управляемой интенсивностью световых пучков / Н. Н. Каменев, В. И. Наливайко !! Автометрия. 1999. № 1. С. 27-30.

83. Taflove К. Computational electrodynamics. / К. Taflove, S.C. Hagness. New-York. Artech House. 2005. 854 p.

84. Berenger J.-P. A perfectly matched layer for the absorption of electromagnetic waves I I Journal of Computational Physics. 1994. Vol. 114. №2. P. 185-200.

85. Ramaswamy R. V. Ion-exchanged glass waveguides: A reviw / R. V. Ramaswamy, R. Srivastava // Journ. Lightwave Technol. 1988. Vol. 6. № 6. P. 984-1002.

86. Ramaswamy R.V. Process optimisation of buried Ag+ Na+ ion exchanged waveguides: theory and experiment / R. V. Ramaswamy, H. C. Cheng, R. Srivastava II Appl. Opt. 1988. Vol. 27. № 9. P. 1814-1819.