|
|
Optické diagnostické metody v energetice
Hrabina, Jan
Práce se zabývá možnostmi bezkontaktní diagnostiky spalovacího procesu v uhelných elektrárnách na bázi metod laserové spektroskopie, jejíž výsledky následně mohou sloužit k optimalizaci tohoto spalování. Tím lze dosáhnout jak množství vypouštěných škodlivin, tak zvýšení účinnosti spalování a redukci výrobních nákladů za elektřinu.
|
|
|
Souřadnicový interferometrický systém pro odměřování polohy vzorku elektronového litografu
Holá, Miroslava ; Lazar, Josef ; Čížek, Martin ; Řeřucha, Šimon ; Číp, Ondřej
Tento projekt se nazývá „Platforma pokročilých mikroskopických a spektroskopických technik pro nano a mikrotechnologie“. Řešitelem tohoto projektu je Vysoké učení technické v Brně/Fakulta strojního inženýrství a spoluřešitelé jsou ON Semiconductor Czech republic, s.r.o., Optaglio s.r.o., Tescan Brno, s.r.o. a Ústav přístrojové techniky AVČR, v.v.i.. V rámci tohoto projektu pracujeme na návrhu interferometrického odměřovacího systému, laserového zdroje a detekční techniky pro souřadnicové odměřování stolu elektronového litografu.
|
|
|
Structural Color of Metallic Surfaces
Kolařík, Vladimír ; Horáček, Miroslav ; Urbánek, Michal ; Matějka, Milan ; Krátký, Stanislav ; Chlumská, Jana ; Bok, Jan
Nano structuring of metallic surfaces shows surface colors unusual for a given material. This study presents an overview of possible approaches to achieve desirable color changes. The nano structured relief structures prepared by means of electron beam lithography process are presented. Optical design and simulation of optical properties, data preparation for e-beam patterning, parameters of the writing process, and technological issues are presented in detail. Finally, real examples of structures that exhibit surface color changes are presented and discussed.
|
|
|
E-beam Nano-patterning for Electroforming Replication
Krátký, Stanislav ; Kolařík, Vladimír ; Urbánek, Michal ; Paták, Aleš ; Horáček, Miroslav ; Matějka, Milan
This contribution deals with nano-patterning by the way of electron beam lithography with satisfying requirements for electroforming replication of desired patterns. Electron beam lithography can be used for creating nano graphics (images, text etc.) due to its very high resolution and precision. However, patterns created by electron beam lithography cannot be applied for mass production directly because of resist material soft nature (usually a polymer material). Because of that, hard printing plate must be produced. Nickel plate prepared by electroforming is one of the ways to accomplish that. Prior to the production of nickel plate by electroforming, the surface of polymer material has to be covered by a sufficiently thick layer of metal. This procedure can lead to a partial destruction of the motif (completely covered by metal) thus the decreasing of nano graphics resolution. In this paper several nano graphics (images and text with various resolutions) are prepared in positive resist PMMA (thickness of 2000 nm) by e-beam lithography. Chemical developer (pentyl acetate) was used for wet developing of prepared patterns. The sputtering of silver (100 nm) was carried out to achieve sufficient thickness of conductive layer for electroforming. Electron scanning microscope was used for evaluation, which one of the images and texts are still recognizable.
|
|
|
Plasmonic Structures In PMMA Resist
Urbánek, Michal ; Krátký, Stanislav ; Šimík, M. ; Kolařík, Vladimír ; Horáček, Miroslav ; Matějka, Milan
Some metal material can exhibit special physical phenomenon which is called plasmon resonance. This effect can be used in optical applications where designed structures, using this effect, have special function as optical filters, polarizers, holograms etc. This papers deals with preparation of plasmonic structures in poly(methyl methacrylate) (PMMA) resist which is the most common material used for e-beam processing. Designed structures were prepared by e-beam writer with Gaussian beam and accelerating voltage of 100 kV. These structures are usually prepared into negative tone resist hydrogen silsesquioxane (HSQ). We prepared these structures by unusual way into positive resist PMMA due to unavailability and cost of HSQ resist. By this way we are able to achieve high resolution of structures suitable for special optical application. Exposed structures were developed in isopropyl based developer. Final structures after development were coated by two metal layers (first one is Ag layer, second one is gold) by magnetron sputtering and vacuum evaporation. The quality of prepared plasmonic structures was examined by confocal laser scanning microscopy (CLSM) and scanning electron microscopy (SEM).
|
|
|
Interferometrický odměřovací systém pro elektronový litograf
Řeřucha, Šimon ; Šarbort, Martin ; Lazar, Josef ; Číp, Ondřej
Spolehlivost zápisu rozsáhlých struktur pomocí elektronového litografu je do velké míry závislá na přesném řízení polohy posuvného stolku se substrátem. Typicky je pro tuto úlohu využíváno optického odměřování pomocí laserových interferometrů, které poskytuje požadovanou úroveň přesnosti. Této přesnosti dosahuje za cenu využití složité optické sestavy, která díky nárokům na přesnost a robustnost v důsledku představuje netriviální navýšení ceny elektronového litografu jako výsledného produktu. V rámci spolupráce jsme se zaměřili na návrh a ověření optimalizovaného měřicího systému, který poskytne srovnatelnou přesnost a zároveň bude robustnější a cenově efektivnější. Jádrem optimalizace je v zásadě přesun zpracování interferenčního signálu z optické oblasti do oblasti výpočetní. V našem případě se jedná zejména o využití alternativní interferometrické detekční techniky, která využívá kontinuálně frekvenčně modulovaný laserový zdroj v kombinaci se zjednodušeným optickým systém. Výstupem optické soustavy je v obou případech dvojice fázových signálů, které v kvadraturní formě reprezentují hodnotu interferenční fáze. Požadavky na odměřovací systém jsou následující: nejistota měření menší než 2,5 nm, rozsah měření 100 mm, odezva systému 10 kHz. Navíc je vyžadováno využití jiné než viditelné vlnové délky z důvodů interference se scintilátory litografu. Pro účely ověření metody je použita optická sestava. Jako zdroj je využit kompaktní laserový modul RIO Orion (Rio Redfern Integrated Optics Inc.), založený na stabilizované DFB diodě, frekvenčně modulovaný změnou čerpacího proudu. Výstup z interferometrické sestavy je snímán dvěma detekčními systémy: jedním je standardní homodynní detekce, druhým je nová testovaná metoda. Toto uspořádání umožňuje srovnat vyhodnocení různými detekčními technikami a přitom, díky sdílené optické trase, eliminovat vnější vlivy, které mohou mít na přesné vyhodnocení výrazný vliv.
|
|
|
Stanice pro LIDT testy optických komponentů při kryogenních teplotách
Oulehla, Jindřich
Na Ústavu přístrojové techniky jsme se začali zabývat přípravou vrstev, které mohou být použity na optických komponentech ve vysokovýkonových laserových zařízeních. V takovýchto zařízeních jsou instalovány diodami čerpané pevnolátkové pulsní lasery (DPSSL) vyžadující použití různých optických komponentů schopných odolat poměrně vysokým hodnotám plošné hustoty energie. Při provozu takovýchto laserů vzniká velké množství odpadního tepla a je tedy nutné použít kryogenní chlazení. Cílem naší snahy je zkompletování experimentální sestavy schopné testovat různé typy vzorků jak za pokojové, tak za kryogenní teploty. Pro tyto účely je v současné době kompletována experimentální sestava s vakuovou komorou, uvnitř které je umístěn testovaný vzorek a je tak chráněn před kontaminací. Jako zdroj laserového záření používáme Nd:YAG laser o vlnové délce 1064nm a maximální energii v pulsu cca 650mJ. Tyto experimenty jsou doplňkem k naší hlavní činnosti, jíž jsou návrh a výroba optických filtrů pomocí vakuového napařování interferenčních vrstev. Jsme schopni deponovat různé materiály v závislosti na aplikaci. Nejběžnější kombinací je TiO2/SiO2, dále používáme například Ta2O5, Al2O3, HfO2 a jiné. Aplikacemi jsou interferenční filtry pro viditelnou, blízkou UV a blízkou IR oblast světelného spektra. Jako příklady námi navrstvených filtrů lze uvést antireflexní vrstvy, barevné (dichroické) filtry, hradící a pásmové filtry, děliče světla, tepelné filtry, polarizátory, nepolarizující děliče, apod. Disponujeme zcela novou napařovací aparaturou od firmy Leybold Optics, která značně rozšířila naše stávající výrobní možnosti. Aparatura je vybavena dvěma elektronovými děly a dále pak iontovým zdrojem pro Plasma Ion Assisted Deposition. Díky této technologii jsme schopni deponovat například zrcadla s řízenou dispersí, monochromatické filtry nebo hradící filtry s velmi ostrou hranou.
|
|
|
Interferometrický systém pro souřadnicové odměřování
Lazar, Josef ; Holá, Miroslava ; Hrabina, Jan ; Oulehla, Jindřich ; Číp, Ondřej ; Vychodil, M. ; Sedlář, P. ; Provazník, M.
Interferometrické měřicí systémy představují nejpřesnější nástroj pro měření geometrických veličin a to nejen z pohledu komerční dostupnosti na trhu, ale z pohledu základní metrologie, fyzikálních principů a limitů a současné platné definice délky. Nalézají uplatnění všude, kde přesnost, rozlišení a také rozsah a dynamika měření představuje nejvyšší prioritu. Základní konfigurace laserového interferometru pro měření délek představuje laserový zdroj záření s vysokou koherencí se stabilizací frekvence, optika interferometru s polarizační separací svazků v měřicí a referenční dráze, detekční systém, elektronika a software pro zpracování a vyhodnocení signálů a systém pro kompenzaci vlivu indexu lomu prostředí. Konstrukce vlastního laserového zdroje vycházela z použitého laseru – Nd:YAG laseru se zdvojnásobením optické frekvence. Výstup z laseru je dělen na malou část využitou ke stabilizaci a většina je vyvedena do kolimátoru s příslušným počtem stupňů volnosti pro justáž vyvázání do optického vlákna. Kyveta z borosilikátového skla je součástí skříně. Její délka postačí díky silným absorpčním čarám na této vlnové délce malá. Má 10 cm a je ve skříni z prostorových důvodů umístěna rovnoběžně s laserem. Detekce absorpčních čar je realizována formou lineární absorpční spektroskopie. Navržené řešení využívá techniku pomalého ladění v okolí maxima absorpce s reverzací směru ladění v okamžiku poklesu detekované absorpce. Funkčnost základního uspořádání sestavy interferometrického měřicího systému byla ověřována na sestavě složené z části z komerčních optických komponentů. Sestavení funkčního interferometru obsahujícího všechny základní prvky, včetně stabilizovaného laseru, optiky a elektroniky bylo mimo jiné motivováno účastí spoluřešitele – firmy Meopta - optika, s.r.o. na veletrhu LASER 2013 v Mnichově.
|
|
|
Fázové masky vyrobené elektronovou litografií a iontovým leptáním pro přípravu vláken s braggovými mřížkami
Krátký, Stanislav ; Urbánek, Michal ; Kolařík, Vladimír ; Horáček, Miroslav ; Chlumská, Jana ; Matějka, Milan ; Šerý, Mojmír ; Mikel, Břetislav
Braggovská vláknová mřížka je založena na principu lokální změny indexu lomu ve vlákně optického vlákna. Má širokou aplikační oblast, používá se např. pro různé typy filtrů v komunikacích, může se též použít v oblasti snímačů mechanického namáhání. Pro přípravu tohoto typu mřížek lze použít různé technologie. Například, index lomu je možné modifikovat přímo při výrobě optického vlákna. Dále, mřížka může být exponována bod po bodu laserovým svazkem. Nejefektivnějším způsobem je expozice přes fázovou masku, neboť jednu masku lze použít pro výrobu stovek mřížek (i když kvalita masky se při expozicích postupně snižuje, ačkoliv je připravena v křemenném skle). Tento příspěvek se zabývá různými přístupy pro přípravu fázových masek z pohledu vlivu na kvalitu exponovaných Braggovských mřížek. Mřížková fázová maska je definována zejména dvěma parametry; periodou a hloubkou (předpokládáme střídu 1:1 mezi výstupky a prohlubněmi mřížky).
|
|
|
Laserové standardy pro interferometrii a přenos přesných frekvencí
Hrabina, Jan
Reference optických kmitočtů – absorpční kyvety – představují unikátní nástroj k frekvenční stabilizaci laserů. V kombinaci s vhodně zvolenými detekčními metodami dovolují dosažení ultimátních vlastností laserových systémů a proto jsou pomocí laserové spektroskopie ve vybraných plynech definovány a realizovány laserové normály délky pracující na řadě vybraných optických kmitočtech. Při použití takto stabilizovaného laseru pro přesné měření vzdáleností (laserová interferometrie) je tak zaručena přímá metrologická návaznost měření na základní normál. S výrobou absorpčních kyvet má ÚPT AV ČR bohaté zkušenosti. Díky mnohaletému vývoji technologie přípravy a plnění superčistých absorpčních plynů patří toto pracoviště na první místo ve světové špičce tohoto oboru. Kyvety plněné nejrůznějšími absorpčními médii (I2, Cs, Rb, 13C2H2, vzácné prvky a další) dodáváme do metrologických institucí po celém světě.
|
host ::
RSS.