Дифракционная оптика (ДО) – одно из ключевых направлений современной фотоники, изучающее управление светом с помощью микро- и наноструктур, вызывающих дифракцию. ДО позволяет создавать компактные и высокоэффективные оптические элементы, такие как зонные пластинки, голограммы и метаповерхности, которые превосходят традиционную рефракционную оптику. Эти технологии применяются в микроскопии, литографии, лазерных системах и оптической связи. Особый интерес представляют метаматериалы, демонстрирующие уникальные эффекты, например, отрицательное преломление. Важнейшие применения ДО, в частности, включают спектроскопию, микроскопию, адаптивные технологии, голографические элементы, системы визуализации и рентгеновскую оптику.

Чрезвычайно востребованным приложением ДО является производство дифракционных решеток, особенно в контексте появляющихся в последние годы методов расчета дифракционных оптических элементов и расширения технологии на различные диапазоны. Особенно важным здесь является рентгеновский диапазон спектра, для которого требуется создание оптики скользящего падения, в т. ч. на основе апериодических дифракционных решеток.

Одним из высоко эффективных методов создания таких дифракционных элементов может стать электронная нанолитография.

В настоящей заметке мы демонстрируем синтезированную дифракционную решетку, перспективную для использования в рентгеновской оптике. Изделие представляет собой стеклянную пластину размером 5 × 5 дюймов, покрытую слоем хрома толщиной 160 нм. В центре пластины расположено рабочее поле VLS-решетки (решетки с переменным шагом) размером 60 × 10 мм (ширина × высота) для монохроматора мягкой рентгеновской области спектра (90–200 Å). Диапазон частоты штрихов варьируется от 150 до 570 штрихов / мм и меняется по заданному закону на апертуре решетки. Решетка была изготовлена с использованием электронного нанолитографа ZBA‑21, обеспечивающего возможность создания структур по технологическому стандарту 200 нм на поверхностях с максимальными размерами до 178 × 178 мм. В настоящее время данный аппарат проходит модернизацию на базе Троицкого обособленного подразделения ФИАН им. П. Н. Лебедева. Отличительной особенностью аппаратного комплекса являются штамповый способ формирования электронного пучка и высокая точность совмещения отдельных элементов литографируемой структуры за счет использования прецизионной лазерно-­интерферометрической системы.

После экспонирования электронным пучком было осуществлено проявление резиста, травление слоя хрома, лежащего под ним, удаление остаточного слоя резиста и промывка готового изделия. Общее число штрихов в решетке составляет более 19 тысяч с плавно меняющимся шагом вдоль длинной стороны изделия.

Подпишитесь на журнал, чтобы прочитать полную версию статьи.