автореферат диссертации по электронике, 05.27.03, диссертация на тему:Лазерная модификация стеклокерамических материалов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ

На правах рукописи

НОВИКОВ Борис Юрьевич

ЛАЗЕРНАЯ МОДИФИКАЦИЯ СТЕКЛОКЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность 05 27 03 - Квантовая электроника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой 1 7 '<

кандидата технических на*

ООЗ16Б641

Санкт-Петербург 2008

003166641

Диссертация выполнена на кафедре «Лазерных технологий и экологического приборостроения» Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Вейко Вадим Павлович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Храмов Валерий Юрьевич

кандидат технических наук Смирнов Валентин Николаевич

Ведущая организация НПКГОИим С.И Вавилова

Защита состоится 22 апреля 2008 г. в 17 ч 30 мин. на заседании диссертационного совета Д212.227.01 «Квантовая электроника» при Санкт-Петербургском государственном университете информационных технологий, механики и оптики по адресу: 190000, г. Санкт-Петербург, пер Гривцова, д. 14, ауд 314-а

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПбГУ ИТМО. Автореферат разослан «_»_2008 г

Ваши отзывы и замечания на автореферат (в двух экземплярах), заверенные печатью, просим направлять по адресу. 197101, г. Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д. 49, секретарю диссертационного совета Д212.227.01.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д212 227.01 кандидат технических наук, доцент

Красавцев В.М

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Одним из направлений исследований и разработок в области создания новых материалов и элементов как за рубежом, так и в нашей стране является контролируемая локальная перестройка структуры материалов Смена фазового состояния часто приводит к радикальным изменениям физико-химических свойств материала Фазово-структурная модификация в локальных областях позволяет создавать новые элементы и устройства, которые будут характеризоваться малым размером и новыми функциями Подобные элементы могут быть востребованы в системах записи и обработки информации, в интегральных оптических схемах, в микроаналитических устройствах и т д

Использование лазерного излучения имеет ряд преимуществ перед другими методами локальной модификации, а именно локальность и бесконтакность воздействия, высокоэнергетический характер излучения, возможность задания энергетических и геометрических параметров воздействия Воздействие лазерного излучения позволило осуществить локальную фазово-структурную модификацию множества различных материалов (например, кремния, пористых стекол, углеродистых сталей), а также существенно расширило возможности технологии кристаллизации фоточувствительных стекол

Группами Скибы П.А и Вейко В П показана перспективность модификации стеклокерамических материалов при воздействии излучения С02-лазера (10,6 мкм) для формирования оптических микроэлементов, в том числе новых типов, недоступных при использовании других технологий. При определенных условиях обработки из локальной лазерно-индуцированной ванны расплава возможно формирование аморфной или кристаллической фаз стеклокерамического материала Однако на данном этапе применение указанного излучения накладывает ограничения на минимальный размер и геометрические параметры области модификации Кроме того, физические

механизмы процессов фазово-структурной перестройки, применение лазерного излучения различных длин волн, определение оптимальных режимов формирования элементов остаются недостаточно исследованными

Цель работы

Целью работы является исследование закономерностей лазерно-индуцированной фазово-структурной модификации стеклокерамических материалов на примере модификации ситалла СТ-50-1 под действием излучения YAG Nd-лазера.

Задачи исследования:

1 Разработка установки для локальной фазово-структурной модификации стеклокерамических материалов под действием лазерного излучения,

2 Исследование лазерно-индуцированной фазово-структурной модификации стеклокерамических материалов и определение наиболее перспективного направления разработки, в том числе- обоснование и определение материала, источника лазерного

воздействия и режимов формирования областей модификации,

-исследование кинетики процесса фазово-структурной модификации облученной области материала при лазерно-индуцированной модификации,

3 Анализ возможностей применения технологии лазерно-индуцированной фазово-структурной модификации стеклокерамических материалов для формирования элементов микроошики

Методы исследования

1 Анализ литературы по методам фазово-структурной модификации материалов и возможностям применения данной технологии, 2 Экспериментальное исследование режимов и механизма формирования областей фазово-структурной модификации ситалла СТ-50-1 под действием излучения YAG.Nd-лазера с применением методов пирометрии, фотоэлектрических измерений и микроскопии,

3 Применение аппарата теории теплопроводности для математического моделирования процессов фазово-структурной модификации ситалла СТ-50-1 под действием излучения YAG.Nd-лазера,

Научная новизна

1 Экспериментально исследована кинетика процесса лазерно-индуцированной фазово-структурной модификации стеклокерамического материала под действием излучения YAG-Nd-лазера и выявлены аномально высокие скорости аморфизации и кристаллизации,

2 Впервые наблюдалось явление периодической фазово-структурной перестройки стеклокерамического материала под действием непрерывного лазерного излучения и возникновение в материале волн просветления,

3. Предложен механизм и построена теоретическая физическая и математическая модель фазово-структурной модификации ситалла СТ-50-1 под действием излучения YAG Nd-лазера

Практическая значимость работы

1 Разработан действующий макет экспериментальной установки для локального формирования аморфизации и кристаллизации на ситалле СТ-50-1 под действием излучения YAG Nd-лазера, данный макет может служить прототипом промышленной установки,

2. Разработана технология изготовления оптических микроэлементов на основе ситалла СТ-50-1 методом лазерно-индуцированной фазово-структурной модификации,

3 Получен ряд оптических микроэлементов и определены их основные параметры

Реализация на практике

Под действием излучения YAG Nd-лазера на пластинах ситалла СТ-50-1 толщиной 0,6 мм были изготовлены двояковыпуклые микролинзы, которые были применены для соединения оптических волокон

Основные научные положения, выносимые на защиту

1 Аморфизация ситалла СТ-50-1 под действием лазерного излучения протекает со скоростью на 3 - 4 порядка большей, чем при традиционных методах нагрева. Это объяснено на основании значительно больших темпов энерговложения при лазерном воздействии, что приводит к соответствующим скоростям продвижения изотермы плавления (просветления)

2. Кристаллизация ситалла СТ-50-1 также может быть реализована под действием лазерного излучения со скоростью на 2 - 3 порядка большей, чем при традиционных методах ситаллизации Т.к в процессе кристаллизации важную роль играют диффузионные явления, то столь серьезное повышение скорости кристаллизации не может быть объяснено только на основании термофизической кинетики и требует проведения дополнительных экспериментов и теоретических исследований.

3. Облучение бистабильной стеклокерамической среды лазерным излучением непрерывного действия может приводить к возникновению волн прозрачности в ней благодаря лазерно-индуцированной модуляции структуры при условии, что вновь сформированная фаза прозрачна для рабочего излучения, в то время как исходная фаза - непрозрачна.

Апробация работы

Основные результаты проведенных в работе исследований докладывались на IV Международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика - 2005» (получен диплом конференции), на XXXV, XXXVI и XXXVII научных и учебно-методических конференциях профессорско-преподавательского и научного состава СПбГУ ИТМО, на III, IV и V межвузовских конференциях молодых ученых СПбГУ ИТМО, на XI международном симпозиуме «Нанофизика и наноэлектроника» (Нижний Новгород, 2007), на 8-ой международной конференции «Laser Precision Microfabncation (LPM07)» (Австрия, Вена, 2007), на международной

конференции «Fundamentals of Laser Assisted Micro- & Nanotechnologies (FLAMN-07)» (СПб - Пушкин, 2007); на V Международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика - 2007»

По теме данной работы выигран грант на Конкурсе персональных грантов для студентов и аспирантов вузов и академических институтов Санкт-Петербурга 2006 г Отчет по гранту в форме устного доклада принят на Итоговом семинаре по физике и астрономии по результатам Конкурса в Физико-техническом институте им А Ф Иоффе РАН Публикации

По результатам диссертации опубликовано 11 работ и принято к публикации 3 работы Полный список публикаций приведён в конце автореферата

Структура и объём работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения Список использованных источников содержит 86 наименований Диссертация содержит 40 рисунков, 3 таблицы Всего 103 страницы

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Введение содержит обоснование актуальности работы, формулировку цели и основных положений, выносимых на защиту

В главе I на основании литературных данных дан обзор современного состояния работ в области фазово-структурной модификации материалов Локальная структурная перестройка материалов при помощи традиционных методов нагрева невозможна Показаны возможность и преимущества локальной модификации материалов под действием лазерного излучения, рассмотрена перспективность метода лазерно-индуцированной модификации стеклокерамических материалов

В качестве материала для проведения наших исследований был выбран ситалл СТ-50-1 Этот ситалл выпускается промышленно в кристаллическом состоянии, свойства этого материала хорошо воспроизводимы и изучены, модификация протекает за один этап Ранее была исследована модификация ситалла СТ-50-1 под действием излучения С02-лазера (10,6 мкм). На основании литературных данных описаны принципы лазерно-индуцированной модификации ситалла, указаны режимы обработки для получения областей аморфизации и обратной кристаллизации под действием излучения С02-лазера, указаны факторы, определяющие протекание процессов модификации, рассмотрена смена свойств ситалла при модификации Ситалл СТ-50-1 непрозрачен в видимой области из-за сильного рассеяния на границах микрокристаллов размером 1-2 мкм, при плавлении микрокристаллы разрушаются После прекращения воздействия лазерного излучения локальная ванна расплава затвердевает в аморфной фазе за счет эффективного теплоотвода в окружающие области исходного материала При меньшей скорости остывания возможно формирование из расплава кристаллических структур

Ситалл СТ-50-1 является перспективным материалом для изготовления элементов микрооптики благодаря сильным отличиям в свойствах кристаллической и аморфной фаз, определенным температурам и управляемости процессов кристаллизации и стеклования, высоким оптическим характеристикам аморфной фазы Однако характер взаимодействия излучения ССЬ-лазера с ситаллом накладывает существенные ограничения на геометрические параметры модифицированных областей Исходя из требования уменьшения минимального размера элементов и вместе с тем из необходимости достаточной мощности непрерывного воздействия, в наших исследованиях в качестве оптимального источника лазерного излучения был выбран YAG Nd-лазер ( X = 1,06 мкм)

Глава !1 посвящена описанию экспериментов по аморфизации ситалла СТ-50-1 под действием излучения ¥АО:Мс1-лазера. Излучение СОг-лазера поглощается в поверхностном слое ситалла, рост аморфизировалной области происходит по теплопроводностному механизму (рис. 1,а). Под действием излучения У АО: N с]-лазера ситалл нагревается до температуры плавления за счёт остаточного поглощения при многократном рассеянии излучения на границах микрокристаллов. Аморфная фаза (расплав) свободно пропускает излучение \'ЛО:Мс1-лазера. В этом случае имеет место процесс динамического просветления ситалла в глубину (рис. 1, б), что позволяет получать аморфизованные области меньшего диаметра и большей глубины, чем при использовании излучения С02-лазера.

Рисунок 1. Принципиальная схема роста аморфизированной области ситалла СТ-50-1 при воздействии излучений С02 (а) и УАО:1ч!с1-лазера (б), где: сплошная линия -границы фонта аморфизации (оптической прозрачности); пунктир - температура приблизительно равна температуре плавления; штриховка - температура выше температуры плавления; серый цвет - зона поглощения излучения Описана экспериментальная установка (рис. 2), предназначенная для формирования обоих типов модификации ситалла СТ-50-1 под действием излучения У АО: N сКпазера, а также для измерения наиболее информативных параметров этих процессов - температуры и пропускания облученной области. Изложена методика и указаны режимы и условия формирования аморфизованных областей. В частности, для предотвращения разрушения

материала из-за высоких температурных градиентов существенен дополнительный подогрев. В наших экспериментах для сквозной аморфизации пластин ситалла СТ-50-1 толщиной 0,6 мм при диаметре поперечного сечения пучка излучения в плоскости обработки 350 мкм в зависимости от температуры подогрева (500° - 1000° С) необходимая плотность мощности излучения УАО:Ш-лазера должна составлять от 0,8Т07 до 16-Ю7 Вт/м2.

Рисунок 2. Схема экспериментальной установки для формирования фазово-структурной модификации ситалла СТ-50-1 при помощи излучения УА0:Ш-лазера. Здесь: 1 - УАвгШ-лазер, 2 - С02-лазер, 3 - полупроводниковый лазер, 4 и 8 - поворотное зеркало 5 - затвор, 6 - полупропускающая пластина, 7 и 13 - фотоэлементы, 9 - фокусирующая линза (с возможностью отвода из системы), 10 - образец, 11 - рабочий стол, 12 - пластина, отсекающая излучение У АС :1\'ё-лазера, 14 - экран, 15 - пирометр, 16 - осциллографическая приставка, 17 - компьютер Проанализированы характеристики аморфизованных областей ситалла СТ-50-1. Появление оптической прозрачности, увеличение удельного объёма, снижение химической устойчивости могут быть объяснены изменением структуры материала.

Определены параметры обработки, влияющие на геометрические и оптические характеристики аморфизованных областей:

- длина волны излучения выбранного лазера;

- температура дополнительного подогрева;

- плотность мощности излучения;

- размер и форма поперечного сечения пучка излучения в плоскости обработки;

- размер обрабатываемого образца;

- время облучения.

Приведены графики зависимостей геометрических параметров аморфизованных областей от характеристик пучка излучения и времени воздействия, характер зависимостей объяснён с точки зрения взаимодействия лазерного излучения с материалом и поведения расплава. Различный механизм взаимодействия излучений УАС:Ыс1- и СОг-лазеров с ситаллом СТ-50-1 обуславливает разный характер роста аморфизированных областей. (рис.3). Определение влияния условий обработки позволяет формировать аморфизованные области с заданными параметрами.

Рисунок 3. Аналитические зависимости глубины и диаметра аморфизированной области ситалла СТ-50-1 от времени воздействия излучений YAG:Nd- и С02-лазеров Была измерена кинетика температуры и пропускания ситалла под действием излучения YAG-.Nd-лазера в процессе аморфизации (рис. 4). Выявлено, что в этом случае скорость охлаждения ванны расплава за счет теплопроводности составляет около 150 К/с, а скорость роста аморфной области 0,1 ^ 10 мм/с. При традиционных методах нагрева задание подобной

' \ диаметр, мм

1 [ глубина, мм

0

5 10 время, с О 5 10 время, с

скорости охлаждения требует применения специальных механизмов, а создание направленного фронта плавления затруднительно

Время, сек

Рисунок 4 Зависимость изменения температуры (а) и пропускания (б) ситалла СТ-50-1 от длительности воздействия излучения YAG Nd-лазера при формировании аморфи-зации, где 1 - стадия предварительного подогрева 500 С), 2 - стадия расплавления (лазерное воздействие), 3 - стадия охлаждения за счет теплоотвода в твердом теле В главе III рассмотрены эксперименты по вторичной кристаллизации титан-содержащего стекла (аморфизированного ситалла СТ-50-1) под действием излучения YAG Nd-лазера Заметим, что возможность реализации такого процесса под действием лазерного излучения с длиной волны видимого и ближнего ИК излучения неочевидна, тк стекло не поглощает излучение на этих длинах волн Кристаллизации такого стекла невозможна при прямом воздействии лазерного излучения указанного диапазона С целью решения данной задачи предложен метод кристаллизации аморфной зоны, основанный на нагреве и контролируемом охлаждении окружающей ее кольцевой зоны поликристаллического материала В наших экспериментах воздействие излучения YAG Nd-лазера на ситалл СТ-50-1 производилось в течении 15 — 20 с при плотности мощности излучения ~ 105 Вт/м2, при большей температуре дополнительного подогрева, чем при аморфизащш Недостатком предложенного метода является неизбежность формирования

кристаллизации во всей аморфной области. Также неизбежно поверхностное плавление только что сформированных кристаллических структур (рис. 5). Непрозрачность ситалла при обратной кристаллизации восстанавливается (хотя образуются кристаллы иного размера, чем исходные), выпуклости на поверхности образца незначительно уменьшаются.

Рисунок 5. Типичная обратная кристаллизация ситалла СТ-50-1, сформированная под действием излучений С02- (а) и УАО:Ш-лазера (б), где: Исх - исходная поликристаллическая фаза, Ам - аморфная фаза, ВтКр - вторичная поликристаллическая фаза. Фотографии поперечного шлифа пластин через микроскоп в отраженном свете

Время, сек

Рисунок 6. Зависимость изменения температуры (а) и пропускания (б) ситалла СТ-50-1 от длительности воздействия излучения УАО:Ш-лазера при формировании обратной кристаллизации, где: 1 — стадия предварительного подогрева (~ 600 С); 2 - стадия расплавления; 3 - стадия постепенного охлаждения Была измерена кинетика температуры и пропускания ситалла под действием излучения У АО:Нс1-лазера в процессе кристаллизации (рис. 6).

Скорость охлаждения ситалла составляла ~ 5 - 7 К/сек, время формирования кристаллических структур во всем объеме - около 90 с. Отметим, что перестройка структуры при этом происходит в твердом состоянии ситалла. В промышленных условиях кристаллизация ситалла производится двухступенчатой термообработкой исходного расплава при определённых температурах, общая длительность обработки составляет более трех часов, что на 2 порядка дольше эффективного времени лазерно-индуцированной кристаллизации.

В главе IV рассматривается впервые обнаруженное в работе возникновение волн оптической прозрачности облучаемой области пластины ситалла СТ-50-1 при воздействии излучения УАО:№-лазера непрерывного действия (рис. 7).

Рисунок 7. Изменение пропускания г пластины ситалла СТ-50-1 во времени г. при воздействии излучения УАО:Ш-лазера непрерывного действия, где: Гстас, - периоды стабильного фазового состояния материала, - периоды протекания процессов аморфизации, 1кр - периоды протекания процессов кристаллизации Была разработана теоретическая модель, позволяющая определить изменение структурных и оптических свойств в облучаемой области стеклокерамической пластины по значению средней по толщине температуры пластины в центре облучённой области Т, которая определяется из задачи нагревания до температуры плавления Т„я при поглощении излучения. После

этого поглощение прекращается (вследствие сквозного просветления пластины ситалла) и происходит остывание ванны расплава до температуры кристаллизации 7'кр за счёт радиального теплоотвода. Затем материал кристаллизуется, поглощение резко возрастает (до прежнего значения или близкого к нему) и процесс повторяется - вновь происходит просветление. Таким образом, процесс является существенно нелинейным, т.к. величина воздействия излучения (пропорциональная поглощающей способности) зависит от температуры, а кинетика изменения поглощающей способности -от времени достижения температурой значений Тпя и Гкр.

Эта задача была решена методом источников. На рис. 8 приведены результаты расчёта температуры и пропускания для случая мощности излучения У А О: N¿1 -лазера 4,2 Вт, начальной температуры 7ИНЧ 450° С, диаметра пучка излучения в плоскости обработки 450 мкм с учетом остаточного пропускания пластины со второго цикла 0,1.

Рисунок 8. Расчётное изменение средней по толщине температуры Т пластины ситалла СТ-50-1 толщиной 0,6 мм в центре облучённой области (1) и соответствующая ему качественная зависимость изменения пропускания т пластины во времени (2) В главе V приведены результаты применения технологии лазерно-индуцированной фазово-структурной модификации стеклокерамических материалов для изготовления элементов микрооптики. Проанализированы

преимущества данной технологии, рассказано о способах изготовления данным методом различных микроэлементов на основе ситалла СТ-50-1. Среди полученных результатов можно выделить изготовление на ситалле СТ-50-1 трехслойных структур и двояковыпуклых микролинз (рис. 9). Было проведено определение оптической силы двояковыпуклых микролинз методом расчета фокусного расстояния через геометрические параметры и методом непосредственного измерения фокальных отрезков. Некоторые расхождения результатов измерений и расчетов объяснены влиянием градиента показателя преломления.

Рисунок 9. Схематическое изображение двояковыпуклой микролинзы, сформированной на тонкой пластине ситалла СТ-50-1 методом лазерно-индуцированной локальной аморфизации

МП

ТЧУ Т^г Ч?1^

ттт ###

а

Рисунок 10. Растр двояковыпуклых микролинз, сформированный на пластине ситалла СТ-50-1 методом лазсрно-индуцированной локальной аморфизации (а), и изображения объектов, снятых с его помощью (б, в). Фотографии

В заключении диссертации сформулированы основные результаты и перспективы развития данной работы

1 Разработана экспериментальная установка и выявлены режимы локальной аморфизации и кристаллизации ситалла СТ-50-1 при воздействии излучения YAG Nd-лазера

2 Разработаны методики и проведено исследование кинетики температуры и пропускания ситалла СТ-50-1 в процессе аморфизации и кристаллизации ситалла под действием излучения YAGrNd-лазера Выявлено, что под действием лазерного излучения скорости протекания процессов фазово-структурной модификации на 3 - 4 порядка выше, чем при традиционных методах нагрева.

3. Оценены зависимости параметров аморфизованных областей ситалла СТ-50-1 от режима воздействия лазерного излучения Показано, что воздействие излучения YAG Nd-лазера позволяет получить аморфизованные области ситалла СТ-50-1 меньшего размера и большей глубины по сравнению со случаем воздействия излучения С02-лазера за счет разного характера взаимодействия излучений указанных лазеров с ситаллом

4 Предложен способ кристаллизации аморфной зоны, основанный на нагреве и контролируемом охлаждении окружающего ее поликристаллического материала для случая воздействия лазерного излучения с длиной волны видимого и ближнего ИК диапазона, которое в аморфной фазе не поглощается

5 Воздействие непрерывного излучения YAGNd-лазера на пластину ситалла СТ-50-1 может привести к возникновению волн прозрачности благодаря различному характеру взаимодействия данного излучения с разными фазами ситалла

6 Создана физическая и математическая модель лазерно-индуцирован-ных волн прозрачности Математически решена задача теплопроводности о нагревании материала при скачке поглощения в нем, вызванном сменой фаз

По теме диссертации опубликованы и приняты к публикации следующие работы:

3 B.Yu. Novikov, Р A Skiba, Е В. Yakovlev Phase-structure transitions of glass-ceramics under IR-laser action main peculiarities // Proceedings of SPIE -2006 V 6161 -P 133- 139 *

2 Новиков Б.Ю Формирование микролию методом аморфизации стеклокерамики при использовании YAG Nd-лазера // Известия РАН Серия физическая. - 2006 Т 70, № 9 - С. 1323 - 1326

3 Новиков Б Ю Локальная аморфизация стеклокерамики излучением YAG Nd-лазера // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО Выпуск 26 -СПб СПбГУ ИТМО, 2006 - С. 268-274

4 Вейко В П, Новиков Б Ю Лазерное формирование оптических элементов на ситалле СТ-50-1 // Beam Technologies and Laser Applications: Proceedings of the fifth international scientific and technical conference / SPb. Publishing house SPbSPU, 2006 - P 90-95

5 QK Kieu, В Yu Novikov, EA. Shakhno, E.B Yakovlev. Physical mechanisms of fast structure modification of glass-ceramics under C02-laser action//Proceedings of SPIE -2007 V 6458*

6 Вейко В П , Костюк Г К , Никоноров Н В , Новиков Б Ю., Рачинская А.Н, Яковлев Е Б Быстрые обратимые фазо-структурные модификации стеклокерамических материалов под действием излучения С02-лазера // Нанофизика и наноэлектроника Тезисы XI Международного симпозиума -Изд-во ИФМС РАН, 2007 - С. 71 - 74

7. Вейко В.П, Новиков Б Ю., Шахно Е А, Яковлев Е.Б Нелинейное просветление ситалла излучением YAG Nd-лазера // Известия вузов Приборостроение.-2007 Т 50,№7 -С 14-19

8 Новиков БЮ Особенности лазерной фазово-структурной модификации стеклокерамик СТ-50-1 и ФС-1 // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО Вьшуск 37 - СПб СПбГУ ИТМО, 2007 - С. 195-201

9 Новиков БЮ Лазерная фазо-структурная модификация ситапла СТ-50-1 // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО Вьшуск 44 - СПб: СПбГУ ИТМО, 2007 - С. 88 - 94

10. V Veiko, Е. Shakhno, Е. Yakovlev, В Novikov. Waves of optical bleaching caused by continuously operated Nd.YAG laser radiation in glass-ceramics//Proceedings of SPIE.-2008 Vol 6985 *

* Опубликовано online на сайте «SPIE org» Адрес http //spie org/xlO xml

Тиражирование и брошюровка выполнены в учреждении «Университетские коммуникации» 197101, Санкт-Петербург, Саблинская ул, 14 Тел. (812) 233 4669

объем 1 пл. Тираж 100 экз.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ РАБОТ В ОБЛАСТИ ЛАЗЕРНО-ИНДУЦИРО-ВАННОЙ ФАЗОВО-СТРУКТУРНОЙ МОДИФИКАЦИИ (ЛИФСМ) МАТЕРИАЛОВ.

1.1. Обзор технологий фазово-структурной модификации мате! | | ' 1 | ' риалов.

1.2. Промышленное производство ситалла СТ-50

1.3. Фазово-структурная модификация ситалла СТ-50-1 под действием излучения СОг-лазера.

1.4. Характеристики модифицированных областей ситалла СТ-50-1.

ГЛАВА 2. АМОРФИЗАЦИЯ СИТАЛЛА СТ-50-1 ПОД ДЕЙСТВИЕМ

ИЗЛУЧЕНИЯ УАО:Ш-ЛАЗЕРА.!.

2.1. Методика и условия формирования аморфизованных областей

2.1.1. Выбор материала и лазерного источника.

2.1.2. Дополнительный подогрев образца.

2.1.3. Экспериментальная установка.

2.2. Особенности взаимодействия излучений УАОгИс!- и С02-лазе-ров с ситаллом СТ-50-1.

2.3. Характеристики аморфизованных областей.

2.3.1. Изменение структуры и свойств ситалла при аморфизации

2.3.2. Влияние условий обработки на параметры аморфизованных областей.

2.3.3. Изменение свойств облучаемых областей в процессе формирования аморфизации.

ГЛАВА 3. КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ СИТАЛЛА СТ-50-1 ПОД ДЕЙСТВИЕМ

ИЗЛУЧЕНИЯ УАО:Ш-ЛАЗЕРА.

3.1. Методика и условия формирования кристаллизованных областей.

3.2. Характеристики кристаллизованных областей.

3.2.1. Изменение структуры и свойств ситалла при кристаллизации

3.2.2. Изменение свойств облучаемых областей в процессе формирования кристаллизации.

ГЛАВА 4. ВОЛНЫ ПРОСВЕТЛЕНИЯ В СИТАЛЛЕ СТ-50-1 ПОД ДЕЙСТВИЕМ НЕПРЕРЫВНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ УАО:Ш-ЛАЗЕРА.

4.1. Механизм колебательной фазово-структурной перестройки.

4.2. Теоретическая модель колебательной фазово-структурной перестройки.

ГЛАВА 5. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ЛОКАЛЬНОЙ ЛИФ СМ

С ТЕК Л ОКЕ РАМ ИЧ ЕСК ИХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ МИКРООПТИКИ.

5.1. Изготовление оптических микроэлементов.

5.2. Определение фокусного расстояния микролинз.

Актуальность работы

Одним из направлений исследований и разработок в области создания новых материалов и элементов как за рубежом, так и в нашей стране является контролируемая локальная перестройка структуры материалов. Смена фазового состояния часто приводит к радикальным изменениям физико-химических- свойств материала. Управляемая фазово-структурная модификация в локальных областях позволяет создавать новые элементы и устройства, которые будут характеризоваться малым размером и новыми функциями. Подобные элементы могут быть востребованы в системах записи и обработки информации, в интегральных оптических схемах, в микроаналитических устройствах и т.д.

Одним из наиболее гибких инструментов точного воздействия является лазерное излучение. Лазерные технологии применяются для различных типов обработки разнообразных материалов практически во всех отраслях промышленности, в том числе они могут использоваться и для инициирования фазовых превращений [1—3].

Одним из интенсивно разрабатываемых направлений является лазерно-индуцированная фазово-структурная модификация (ЛИФСМ) стеклокерамических (СК) материалов. Стеклокерамические материалы имеют два типа фазово-структурной организации, обладающих разными свойствами — аморфное и поликристаллическое (одно или несколько) состояния. Обычно поликристаллическая фаза этих материалов непрозрачна вследствие сильного рассеяния света, аморфная- (стеклообразная) — прозрачна. Заметно отличается и плотность этих фаз, так поликристаллическая более плотно упакована и соответственно имеет меньший фазовый объем. Существенно различаются и многие другие свойства, прежде всего химические [4, 5]. Технология локальной модификации структуры СК перспективна для производства периодических структур и оптических микроэлементов. В то же время, физические механизмы процессов фазово-структурной перестройки, кинетика, скорость и другие особенности их протекания, применение лазерного излучения различных длин волн, определение оптимальных режимов формирования элементов остаются недостаточно исследованными.

Цель работы

Целью работы является исследование закономерностей ЛИФСМ стеклокерамических материалов на примере модификации ситалла СТ-50-1 под действием излучения УАО:Мё-лазера.

Задачи исследования

Для достижения поставленной цели следовало решить следующие основные задачи:

1. Разработка установки для локальной фазово-структурной. модификации стеклокерамических материалов .под действием лазерного излучения;

2. Исследование ЛИФСМ стеклокерамических материалов и определение наиболее перспективного направления разработки, в том числе:

- обоснование и определение материала, источника лазерного воздействия и режимов формирования областей модификации;

- исследование кинетики процесса фазово-структурной модификации, облученной области материала под действием лазерного излучения;

3. Анализ возможностей применения технологии ЛИФСМ стеклокерамических материалов для формирования элементов микрооптики.

Методы исследования и материалы

Для решения поставленных задач были выбраны следующие методы исследования и материалы:

1. Анализ литературы по методам фазово-структурной модификации материалов и возможностям применения данной технологии (в качестве материала выбран ситалл СТ-50-1, в качестве инструмента модификации выбрано излучение УАС:Кс1-лазера);

2. Для экспериментального исследования режимов и механизма формирования областей фазово-структурной модификации ситалла СТ-50-1 под действием излучения УАО:Ы<1-лазера была разработана и собрана экспериментальная установка, сочетающая дополнительный подогрев, воздействие рабочего лазерного излучения и применение методов цифровой пирометрии и фотоэлектрических измерений;

3. Применение аппарата теории теплопроводности для математического моделирования процессов фазово-структурной модификации ситалла СТ-50-1 под действием излучения УАвгШ-лазера;

5. Для определения фокусного расстояния двояковыпуклых микролинз, изготовленных методом технологии лазерно-индуцированной сквозной аморфизации пластин ситалла СТ-50-1, использовались метод расчета фокусного расстояния через геометрические параметры и метод измерения фокальных отрезков;

6. Калориметрические методы для определения мощности лазерного излучения.

Научная новнзна

1. Экспериментально исследована ' кинетика процесса ЛИФСМ стеклокерамического материала под действием излучения УАв^ё-лазера и выявлены аномально высокие скорости аморфизации и кристаллизации;

2. Впервые наблюдалось явление периодической фазово-структурной перестройки стеклокерамического материала под действием непрерывного лазерного излучения и возникновение в материале волн просветления;

3. Предложен механизм и построена теоретическая модель фазово-структурной модификации ситалла СТ-50-1 под действием излучения УАО:Ш-лазера.

Практическая значимость работы

1. Разработан действующий макет экспериментальной установки для локального формирования аморфизации и кристаллизации на ситалле СТ-50-1 под действием излучения УАО:Нс1-лазера; данный макет может служить прототипом промышленной установки;

2. Разработана технология изготовления оптических микроэлементов на основе ситалла СТ-50-1 методом ЛИФСМ;

3. Получен ряд оптических микроэлементов и определены их основные параметры.

Реализация на практике

Методом аморфизации ситалла СТ-50-1 под действием- излучения УАО^ё-лазера на пластинах толщиной 0,6 мм были изготовлены двояковыпуклые микролинзы, которые были применены для соединения оптических волокон.

Основные научные положения, выносимые на защиту

1. Аморфизация ситалла СТ-50-1 под действием лазерного излучения протекает со скоростью на 3 - 4 порядка большей, чем при традиционных методах нагрева. Это объяснено на основании значительно больших темпов энерговложения при лазерном воздействии, что приводит к соответствующим скоростям продвижения изотермы плавления (просветления).

2. Кристаллизация ситалла СТ-50-1 также может быть реализована под действием лазерного излучения со скоростью на 2 — 3 порядка большей, чем при традиционных методах ситаллизации. Т.к. в процессе кристаллизации важную роль играют диффузионные явления, то столь серьезное повышение скорости кристаллизации не может быть объяснено только на основании термофизической кинетики и требует проведения дополнительных экспериментов и теоретических исследований.

3. Облучение бистабильной стеклокерамической среды лазерным излучением непрерывного действия может приводить к возникновению волн прозрачности в ней благодаря лазерно-индуцированной модуляции структуры при условии, что вновь сформированная фаза прозрачна для рабочего излучения, в то время как исходная фаза — непрозрачна.

4. Скорости нагревания и охлаждения, наряду с температурой, являются основными факторами, ответственными за формирование новых фазовых состояний в стеклокерамических материалах.

Апробация работы

Основные результаты проведённых в работе исследований были доложены на следующих конференциях:

1. IV международная конференция молодых ученых и специалистов «Оптика - 2005» (17-21 октября 2005 г., Санкт-Петербург) (получен диплом конференции за лучший доклад);

2. XXXV научная и учебно-методическая конференция профессорско-преподавательского и научного состава СПбГУ ИТМО (31 января — 3 февраля 2006 г., Санкт-Петербург);

3. III межвузовская конференция молодых ученых СПбГУ ИТМО (10 — 13 апреля 2006 г., Санкт-Петербург);

4. XI международный симпозиум «Нанофизика и наноэлектроника» (10-14 марта 2007 г., Нижний Новгород);

5. XXXVI научная и учебно-методическая конференция профессорско-преподавательского и научного состава СПбГУ ИТМО (30 января - 2 февраля 2007 г., Санкт-Петербург);

6. IV Межвузовская конференция молодых ученых СПбГУ ИТМО (10 — 13 апреля 2007 г., Санкт-Петербург);

7. 8-я международная конференция «Laser Precision Microfabrication (LPM07)» (24 - 28 апреля 2007 г., Австрия, Вена);

8. Международная конференция «Fundamentals of Laser Assisted Micro-& Nanotechnologies (FLAMN-07)» (25 - 28 июня 2007 г., Санкт-Петербург -Пушкин);

9. V Международная конференция молодых ученых и специалистов «Оптика - 2007» (15-19 октября 2007 г., Санкт-Петербург);

10. XXXVII научная и учебно-методическая конференция СПбГУ ИТМО (29 января - 01 февраля 2008 г., Санкт-Петербург).

Всего было сделано 13 докладов.

По теме данной работы автором выигран грант на Конкурсе персональных грантов для студентов и аспирантов вузов и академических институтов Санкт-Петербурга 2006 г. Отчёт по гранту в форме устного доклада принят на Итоговом семинаре по физике и астрономии по результатам Конкурса в Физико-техническом институте им. А.Ф.Иоффе РАН (11 декабря 2006 г., Санкт-Петербург).

Автор принимал участие в круглом столе семинара «Лазерная аморфизация и кристаллизация стеклокерамики» в НИИ Оптоинформатики (28 сентября 2006 г., Санкт-Петербург).

10

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5

1. ЛИФСМ ситалллов позволяет сформировать большое количество оптических микроэлементов с широким диапазоном параметров

2. В основе данного способа формирования элементов лежит сочетание в одном технологическом процессе получения оптического материала и оптического элемента.

3. Фокусное расстояние формируемых микролинз может быть задано выбором определенных характеристик лазерного излучения и применением дополнительных методов. Фокусное расстояние микролинз можно определить несколькими способами.

4. Двояковыпуклые микролинзы, сформированные на ситалле СТ-50-1 под действием излучения УАО:Мё-лазера, можно отнести к классу градиентных оптических элементов, т.к. они обладают осевым и радиальным градиентом показателя преломления.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе анализа литературы и обработки результатов проведенных экспериментов по исследованию фазово-структурной модификации стеклокерамических материалов можно сформулировать основные результаты и перспективы развития данной работы:

1. Разработана экспериментальная установка и выявлены режимы локальной аморфизации и кристаллизации ситалла СТ-50-1 под действием излучения УАО:Ыс1-лазера.

2. Разработаны методики и проведено исследование кинетики температуры и пропускания ситалла СТ-50-1 в процессе аморфизации и кристаллизации ситалла под действием излучения УАО:Кс1-лазера. Выявлено, что под действием лазерного излучения скорости протекания процессов фазово-структурной модификации на 3 - 4 порядка выше, чем при традиционных методах нагрева.

3. Оценены зависимости параметров аморфизованных областей ситалла СТ-50-1 от режима воздействия лазерного излучения. Показано, что воздействие излучения УАО:Ыс1-лазера позволяет получить аморфизованные области ситалла СТ-50-1 меньшего размера и большей глубины по сравнению со случаем воздействия излучения С02-лазера за счет разного характера взаимодействия излучений указанных лазеров с ситаллом.

4. Предложен способ кристаллизации аморфной зоны, основанный на нагреве и контролируемом охлаждении окружающего её поликристаллического материала для случая воздействия лазерного излучения с длиной волны видимого и ближнего ИК диапазона, которое в аморфной фазе не поглощается.

5. Воздействие непрерывного излучения УАО:Мс1-лазера на пластину ситалла СТ-50-1 может привести к возникновению волн прозрачности благодаря различному характеру взаимодействия данного излучения с разными фазами ситалла.

6. Создана физическая и математическая модель лазерно-индуцирован-ных волн прозрачности. Математически решена задача теплопроводности о нагревании материала при скачке поглощения в нем, вызванном сменой фаз.

7. Технология ЛИФСМ стеклокерамических материалов перспективна для изготовления микроэлементов.

БЛАГОДАРНОСТИ

Работа проведена при поддержке Гранта на ведущую научную школу Российской Федеращш (НИЬ5967.2006.8), Гранта РФФИ (07-02-00887-а), Госконтракта РНП 2.1.1.784 и, частично, проекта ЕМТАЗ № 04-78-7124. Автор особенно благодарит своего- научного руководителя зав. каф., д.т.н., проф. Вейко. Вадима Павловича за постоянную стратегическую и практическую поддержку проводимых экспериментов, за конструктивную критику и ценные указания, позволившие проводить работу на уровне, достойном подачи на соискание степени кандидата наук. Автор выражает признательность д.т.н., проф. Яковлеву Евгению Борисовичу и д.т.н., проф. Шахно Елене Аркадиевне за консультирование по вопросам построения теоретических моделей, к.т.н., доц. Костюк Галине Кирилловне и к.т.н., доц. Чуйко Владимиру Анатольевичу за рекомендации и обеспечение экспериментов, а также всему остальному коллективу • кафедры лазерных технологий и экологического приборостроения СПбГУ ИТМО за внимание к автору и проводимым им исследованиям. Большое спасибо • к.т.н. Нужину Андрею Владимировичу (СПб, НПК ГОИ им. С.И. Вавилова), к.т.н. Бесогонову Валерию Валентиновичу (Ижевск, ИжГТУ) за помощь в проведении измерений. Кроме того, автор благодарит студ. Кузнецова' Дениса и студ. Шадчина Максима за помощь в сборке экспериментальной установки.

1. А. Г. Григорьянц, И. Н. Шиганов, А. И. Мисюров. Технологические процесссы лазерной обработки. — М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006.

2. Вейко В.П., Метев С.М. Лазерные технологии в микроэлектронике. -София: БАН, 1999.

3. Лазерная техника и технология. В 7 кн. Кн. 6. Основы лазерного термоупрочнения сплавов: Учеб. пособие для вузов/А.Г. Григорянц, А.Н. Сафронов; Под ред. А.Г. Григорянца. -М.: Высш. Шк., 1988. 159 с.

4. Скиба П.А. Лазерная модификация стекловидных материалов. — Минск: БГУ, 1999.-131 с.

5. П.У. Макмиллан. Стеклокерамика/пер. с англ. к.т.н. А.Т. Аладьева и к.т.н. Н.С. Кострюкова. — М.: Мир, 1967.

6. Петров Д.В., Дюкарева А.С., Антропова Т.В., Вейко В.П., Костюк Г.К., Яковлев Е.Б. Спекание поверхности пластин пористого стекла под воздействием сил лазерного излучения // Физика и химия стекла. — 2003. Т. 29, № 5. С. 633 - 639.

7. Вейко В.П., Костюк Г.К., Чуйко В.А., Фомичев П.А., Яковлев Е.Б. Планарные микрооптические элементы на основе локальной модификации структуры пористого стекла // Оптико-механическая промышленность. — 1992. №2.-С. 54-58.

8. Вейко В.П., Костюк Г.К., Роскова Г.П., Цехомская Т.С., Чуйко В.А., Яковлев Е.Б. Лазерное формирование оптических микроэлементов. — Л.: ЛДНТП, 1988.-20 с.

9. Вейко В.П., Костюк Г.К., Мешковский И.К., Чуйко В.А., Яковлев Е.Б. Микрооптические элементы на основе локальной модификации структуры пористых стекол // Квантовая электроника: 1986. Т. 13, № 8. -С.1693 -1696.

10. Himmenbauer M., Arenholz Е., Bâuerle D., Schilcher К. UV-laser-induced surface topology changes in polyimide // Applied Physics A. — 1996. V. 63.-P. 337-339.

11. Sergio Callixto. Albumen as a relief recording media for spatial distributions of infrared radiation. Fabrication of interference gratings and microlenses // Applied optics. 2003. Vol. 42, № 2. - P. 259 - 363.

12. K. Hirose, T. Honma, Ya. Benino, T. Komatsu. Glass-ceramics with LiFeP04 crystals and crystal line patterning in glass by YAG laser irradiation // Solid State Ionics. 2007. V. 178. - P. 801 - 807.

13. Материалы сайта «Caltech Engineering Design Research Laboratory». — Адрес страницы в Internet: http://design.caltech.edu/micropropulsion/ foturane.html.

14. Internet-энциклопедия «Wikipedia». Статья «Foturan». — Адрес страницы в Internet: http://de.wikipedia.org/wiki/Foturan.

15. Бережной А.И. Ситаллы и фотоситаллы. — М.: Машиностроение,1966.

16. C.J. Anthony, Р.Т. Docker, P.D. Prewett, К. Jiang. Focused ion beam microfabrication in FoturanTM photosensitive glass // Journal of Micromechanics and Microengeneering. 2007. V. 17. - P. 115 - 119.

17. I. Gomez-Morilla, M.H. Abraham; D.G. de Kerckhove, G.W. Grime. Micropatterning of Foturan photosensitive glass following exposure to MeV proton beams // Journal of Micromechanics and Microengeneering. — 2005. V. 15.-P. 706-709.

18. A.A. Bettiol, S. Venugopal Rao, T.C. Sum, J.A. van Kan, F. Watt. Fabrication of optical waveguides using proton beam writing // Journal of Crystal Growth. 2006. V. 288. - P. 209 - 212.

19. J. Kim. Replication of microchannel structures in polymers using laser fabricated glass-ceramic stamp // Optics and Lasers in Engineering 2007. V. 45. P. 890-897.

20. J. Kim, X. Xu. Replication polymer micro-fluidic devices using laserfabricated glass-ceramic stamps // Proceedings of SPIE. — 2004. V. 5662, Laser precision microfabrication. — P. 129 — 134.

21. Вейко В.П., Никоноров Н.В., Скиба П.А. Фазово-структурная модификация стеклокерамики, индуцированная лазерным излучением // Оптический журнал. 2006. Т. 73, № 6. - С. 64 - 70.

22. Veiko V.P., Kieu. Q.K, Nikonorov N.V., Skiba P.A. On the reversibility of laser—induced phase-structure modification of glass-ceramics // Journal of Laser Micro/Nanoengineering. 2006. V. 1, № 2. - P. 149 - 154.

23. M. Kösters, Hung-Te Hsieh, D. Psaltis, K. Buse. Holography in commercially available photoetchable glasses // Applied optics. — 2005. V. 44, N17.-P. 3399-3402.

24. Бочарова T.B, Карапетян Г.О. Микролинзовые растры и технология их изготовления // Оптический журнал. — 2005. Т. 72, № 9. — С. 91 95.

25. Veiko V.P., Kieu Q.K., Nikonorov N.V. Laser modification of glass-ceramics structure and properties: a new view to traditional materials // Proceedings of SPIE. 2004. V. 5662, Laser precision microfabrication. — P. 119 — 128.

26. F.E. Livingston, P.M. Adams, H. Helvajian. Active photo-physical processes in the pulsed UV nanosecond laser exposure of photostructurable glassceramic materials // Proceedings of SPIE. 2004. V. 5662, Laser precision microfabrication. — P. 44 — 50.

27. Effect of laser parameters on the exposure and selective etched rate in photostructurable glass // Proceedings of SPIE. 2002. V. 4637, Photon processing in microelectronics and photonics. — P. 404 — 412.

28. Y. Cheng, K. Sugioka, K. Midorikawa, Zh. Xu. Integrating 3D photonics and microfluidics using ultrashort laser pulses. — Материалы сайта «SPIE.org». — Адрес страницы в Internet: http://spie.org/x8513.xml

29. Y. Cheng, К. Sugioka, К. Midorikawa. Freestanding optical fibers fabricated in a glass chip using femtosecond laser micromachining for lab-on-a-chip application // Optics express. 2005. V. 13, N 18. - P. 7225 - 7232.

30. Y. Cheng, K. Sugioka, K. Midorikawa. Microfabrication of 3D hollow structures embedded in glass by femtosecond laser for Lab-on-a-chip applications // Applied Surface Science. 2005. V. 248. - P. 172 - 176.

31. Cheng Y., Sugioka K., Midorikawa K. 3D integration of microoptics and microfluidics in glass using femtosecond laser direct writing // Proceedings of SPIE. 2004. V. 5662, Laser precision microfabrication. - P. 209 - 214.

32. Y. Cheng, К. Sugioka, M. Masuda, K. Shihoyama, K. Toyoda, K. Midorikawa. Optical gratings embedded in photosensitive glass by photochemical reaction using a femtosecond laser // Optics express. — 2003. V. 11, N 15. — P. 1809— 1816.

33. Y. Cheng, K. Sugioka, K. Midorikawa. Three-demensional microoptical components embedded in photosensitive glass by a femtosecond laser // Optics letters. 2003. V. 28, № 13. - P. 1144 - 1146.

34. Костюк Г.К., Рачинская А.Н. Лазерная модификация структуры фотоситаллов // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. Выпуск 26. Исследования в области приборостроения. / Главный редактор д.т.н., проф. В:Н. Васильев. СПб: СПбГУ ИТМО, 2006. - С. 316 - 319.

35. В.П. Вейко, К.К. Киеу. Лазерная аморфизация стеклокерамик: основные закономерности и новые возможности изготовления микрооптических элементов // Квантовая электроника. 2007. Т. 37, № 1. — С. 92 - 98.

36. Skiba P.A., Volkov V.P., Predko K.G., Veiko V.P. Laser-stimulated local change of glass-ceramic optical properties // Optical Engineering. — 1994". Vol. 33, № 11. P. 3572 - 3577.

37. Скиба А.П., Волков В.П., Сечко А.Г., Непокойчицкий А.Г., Емельянов А.В., Бондаренко А.В. Оптические элементы, полученные методом аморфизации ситаллов // Оптико-механическая промышленность. -1991. №9.-С. 59-62.

38. Химическая технология стекла и ситаллов: Учебник для вузов/М.В. Артамонова, М.С. Асланова, И. М. Бужинский и др.; Под ред. Н.М. Павлушкина. -М.: Стройиздат, 1983.

39. В.П. Волков, А.Г. Непокойчицкий, А.Г. Сечко, П.А. Скиба. Локально-термическая модификация ситаллов и титансодержащих стекол под действием лазерного излучения. Минск: Институт физики АН БССР, 1990. — Препринт. 37 с.

40. Волков В.П., Скиба П.А., Сечко А.Г., Непокойчицкий А.Г. Локальная кристаллизация титансодержащих стекол под действием лазерного излучения // Физика и химия стекла. 1991. Т. 17, №2. - С. 242 - 246.

41. Скиба П.А., Каранчук Д.Я. Оптимизация- процессов лазерного формирования оптических элементов на основе стеклокерамики // Известия вузов. Приборостроение. — 2004. Т. 47, № 10. Тематический выпуск «Лазерные технологии в приборостроении». — С. 14 — 20.

42. Звелто О. Принципы лазеров: Пер. с англ. — 3-е перераб. и доп. изд. — М.: Мир, 1990.

43. Крылов К.И. и др. Основы лазерной техники: Учеб. пособие для студентов приборостроительных спец. вузов/К.И. Крылов, В.Т. Прокопенко, В .-А. Тарлыков. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1990.

44. Veiko V.P., Yakovlev E.B. Physical fundamentals of laser forming of micro-optical components // Optical Engineering. 1994. Vol. 33, № 11. — P. 3567-3571.

45. Laser-assisted microtechnology / Metev S. M., Veiko V. P. // Springer Verlag, N-Y Heidelberg, 1998.

46. Яковлев Е.Б., Ильин Д.В. Быстрая кристаллизация стекол при локальном лазерном нагревании // Научно-технический вестник СПбГУ

47. ИТМО. Выпуск 44. Современные технологии. / Главный. редактор д.т.н., проф. В.Н. Васильев. СПб: СПбГУ ИТМО; 2007. - С. 95 - 99.

48. Яковлев Е.Б. Особенности поведения стекол и стеклообразных материалов при быстром нагревании. — СПб: СПб ГУ ИТМО, 2004. — 88 с.

49. Яковлев Е.Б. Изменение в свойствах стекла при лазерном нагревании // Оптический журнал. 1996. № 2. — С. 5 — 9.

50. Султанов Ш.Ш., Сулейманов С.Х., Астахова В.В. Влияние звуковых и магнитных полей на ситаллообразование в литиевосиликатных стеклах, синтезированных в печах радиационного нагрева // Физика и химия стекла.-1993. Т. 19, № п.-С. 161-181.

51. Мак A.A. Митькин В.М., Петровский Г.Т. Формирование градиента показателя преломления световым излучением//Доклады академии наук СССР. 1986. Т. 287, № 4. - С. 845 - 848.

52. Митькин В.М. Механизм образования градиента показателя преломления стекла при термообработке с переменной по сечению образца температурой//Физика и химия стекла. 1984. Т. 10, № 2. - С. 174 - 182.

53. Винокуров С.А., Митькин В.М. Оптическая неоднородность термообработанных стержней-интерферометров из стекла // Оптико-механическая промышленность — 1980. № 9. С. 28 — 30.

54. Макин B.C., Пестов Ю.И. Образование решеток рельефа и показателя преломления на кварцевом стекле под действием излучения' TEA С02-лазера // Оптический журнал. 2004. Т. 71, № 8. - С. 41 - 46.

55. Бережной А.И., Красников A.C., Красникова М.Д., Ермаков Н.И. Исследование структуры и механических свойств ситаллоцементов,подвергшихся лазерному облучению // Доклады академии наук СССР. — 1981. Т. 256, № 6. Стр. 1439 - 1442.

56. Материалы сайта «Завод "Ситалл"». — Адрес сайта в Internet: http://sitall-ua.ru/.

57. Рыкалин H.H., Углов A.A., Кокора А.Н. О воздействии мощного СОг лазера на титан и его сплавы // Физика и химия обработки материалов. — 1974. № 1. — С. 3 — 9.

58. Основы температурных измерений/А.Н. Гордов, О.М. Жагулло, А.Г. Иванова. -М.: Энергоатомиздат , 1992.

59. Температурные измерения: Справочник/Геращенко O.A., Гордов А.Н., Еремина А.К. и др.; Отв. Ред. Геращенко O.A.; АН УССР. Ин-т проблем энергосбережения . — Киев: Наук. Думка, 1989.

60. Гордов А.Н. Основы пирометрии. Изд-во «Металлургия», 1971, 2е изд.

61. Справочник по элементарной математике / М.Я. Выгодский. М.: Астрель: ACT, 2005. - 510 с.

62. Двухфазные стекла: структура, свойства, применение. — Л.: Наука, 1991.-276 с.

63. Макин B.C., Пестов Ю.И. особенности рельефа, формируемого на поверхности кварцевого стекла под действием движущего луча непрерывного С02-лазера // Оптический журнал. — 2005. Т. 72, № 11. — С. 78-81.

64. Петров A.A. Лазерное формирование микролинз на базе оптических волокон. Дисс. канд. тех. наук. СПб: СПбГУ ИТМО, 2005. 111 с.

65. Вейко В.П., Kieu К., Rho S. Лазерное изготовление оптических микролинз и микросфер // Известия вузов. Приборостроение. — 2004. Т. 47, № 10. Тематический выпуск «Лазерные технологии в приборостроении». — С. 30-35.

66. К. Q. Kieu, V. P. Veiko. Laser fabrication of optical microspheres // Proceedings of SPIE. 2004. Vol. 5399, Laser-Assisted Micro- and Nanotechnologies 2003. - P. 126 - 132.

67. Sergio Callixto. Silicone microlenses and interference gratings // Applied optics. 2002. Vol. 41, № 16. - P. 3355 - 3361.

68. Справочник конструктора оптико-механических приборов / В.А. Панов, М.Я. Кулагин и др.; под общ. ред. В.А. Панова. 3-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, 1980. — 724 с.

69. Ph Nussbaumy, R Vôlkel, H P Herzig, M Eisner, S Haselbeck. Design, fabrication and testing of microlens arrays for sensors and microsystems // Pure Applied Optics. 1997. № 6. - P. 617 - 636.

70. Зайдель A.H. Ошибки измерений физических величин. — Л.: Наука, Ленингр. отд., 1974. — 108 с.

71. Гвоздева Н.П., Коркина К.И. Прикладная оптика и оптические измерения (учебник для техникумов). М., «Машиностроение», 1976. — 383 с.