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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2007.tde-09012008-173703
Documento
Autor
Nome completo
Marina Sparvoli de Medeiros
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2007
Orientador
Banca examinadora
Mansano, Ronaldo Domingues (Presidente)
Cescato, Lucila Helena Deliesposte
Cirino, Giuseppe Antonio
Título em português
Fabricação de elementos ópticos difrativos de modulação completa.
Palavras-chave em português
Elementos ópticos difrativos
Óptica difrativa
Resumo em português
Neste projeto foram desenvolvidos elementos ópticos difrativos fabricados em vidro óptico com modulação de fase, elementos fabricados em silício e em Diamond Like Carbon (carbono tipo diamante) com modulação completa de fase e amplitude. O vidro óptico começa a transmitir em 277 nm (ultravioleta) e vai até o infravermelho próximo (2200 nm) da mesma maneira que o Diamond Like Carbon (que começa a transmitir em 330 nm). Já o silício é um material que começa a transmitir no infravermelho próximo (em torno de 980 nm) e vai até o infravermelho médio (16000 nm). Tanto para o Diamond Like Carbon como para o vidro óptico, optou-se por desenvolver dispositivos que operem para um comprimento de onda de 632,8 nm. Já os elementos ópticos difrativos baseados em silício foram fabricados para operar em 2 comprimentos de onda: 1550 nm e 10600 nm. Para os dispositivos fabricados, foram utilizadas etapas de limpeza de substrato, de deposição de filmes, de litografia e de corrosão úmida e por plasma. A etapa de corrosão por plasma foi o principal objeto de estudo do processo de fabricação com o intuito de otmilizá-la. Foram feitos estudos de taxa de corrosão dos materiais com diferentes composições gasosas com a finalidade de se encontrar os parâmetros mais adequados para otimizar a fabricação dos dispositivos. As melhores condições de processo para o vidro corroído com plasma de CF4 são pressão de 100 mTorr e potência de 400 W, para o Diamond Like Carbon corroído com plasma de O2, pressão de 25 mTorr e potência de 50 W e para o silício corroído com plasma de SF6 os parâmetros são pressão de 100 mTorr e potência de 150 W. Análises ópticas dos elementos, fabricados com esses processos foram realizadas. Na análise óptica dos dispositivos de vidro com dois e quatro níveis de modulação de fase ficou evidente que os elementos ópticos apresentaram bom desempenho devido à uniformidade da intensidade da luz projetada nas imagens e da baixa intensidade do ponto de ordem zero, além das imagens estarem bem focadas e definidas. Para os dispositivos fabricados em Diamond Like Carbon foram formadas imagens bem definidas e focadas. Em uma análise óptica da rugosidade RMS dos filmes finos de Diamond Like Carbon através da obtenção da Reflectância Total e da Reflectância Difusa, foi encontrado um valor de 18,8 nm, o qual se encontra bem abaixo do limite de 63 nm, o que faz com que o dispositivo gere uma imagem otimizada.
Título em inglês
Complex modulation diffractive optical elements fabrication.
Palavras-chave em inglês
Diffractive optical elements
Diffractive optics
Resumo em inglês
In this project it has been manufactured diffractive optical elements in three materials, optical glass, Diamond Like Carbon (DLC) and silicon. These elements were applied in phase modulation devices. The extra advantage of silicon and DLC were the amplitude modulation in visible and ultra-violet spectra respectively. The optic glass starts to transmit at the wavelength 277 nm (UV light) and goes till the near infrared in the same way that the Diamond Like Carbon (that starts to transmit in 330 nm). Silicon is a material that starts to transmit in the near infrared (980 nm) and goes till the middle infrared (16000 nm). Both, DLC and optic glass, was opted to developing devices that operate for a 632,8 nm wavelength. Diffractive Optical Elements silicon based had been manufactured to operate in two wavelengths: 1550 nm and 10600 nm. For the manufactured diffractive optical elements, were used process stages of substrate cleanness, films deposition, lithography and hybrid wet and dry plasma etching. The plasma etching stage was the most studied manufacturing process, aiming of optimized it. For this, some studies of materials etching rate with different gases were made with the purpose to find the more adequate parameters of Radio Frequency power and pressure to reduce the process time to obtain the necessary thickness and low surface roughness. The best conditions of plasma etching process were 100 mTorr pressure and Radio Frequency power of 400 W for the glass, 25 mTorr pressure and Radio Frequency power 50 W for the Diamond Like Carbon and the parameters are 100 mTorr pressure and Radio Frequency power 150 W for silicon. Optical analyses of the diffractive optical elements manufactured with these processes had been realized. In the optical analysis of the glass devices with two and four levels of phase modulation was evident that the optic elements had good performance due to uniformity of the projected light intensity in the images and low intensity of the zero order spot, as well the images are focused and defined. For elements manufactured in Diamond Like Carbon, defined and well-focused images had been formed. In an optic analysis of Diamond Like Carbon thin films RMS roughness through the Total Reflectance and the Diffuse Reflectance, was found a value of 18,8 nm roughness, which is below 63 nm limit, what do that the EOD generates an optimized image.
 
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Este trabalho é somente para uso privado de atividades de pesquisa e ensino. Não é autorizada sua reprodução para quaisquer fins lucrativos. Esta reserva de direitos abrange a todos os dados do documento bem como seu conteúdo. Na utilização ou citação de partes do documento é obrigatório mencionar nome da pessoa autora do trabalho.
Data de Publicação
2008-02-27
 
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  • MEDEIROS, Marina Sparvoli de, e MANSANO, R. D. Elementos ópticos (EODs) de vidro recoberto por filme fino de DLC com modulação completa. In IV Congresso Brasileiro de Carbono (Carbono 2007), Gramado, 2007. IV Congresso Brasileiro de Carbono (Carbono 2007)., 2007.
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