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Micromachined silicon grisms for infrared optics

机译：用于红外光学的微机械硅磨

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We demonstrate the successful fabrication of large format (approximately 50 mm X 50 mm) gratings in monolithic silicon for use as high-efficiency grisms at infrared wavelengths. The substrates for the grisms were thick (8-16 mm) disks of precisely oriented single-crystal silicon (refractive index, n approx 3.42). We used microlithography and chemical wet etching techniques to produce the diffraction gratings on one side of these substrates. These techniques permitted the manufacture of coarse grooves (as few as 7 grooves/mm) with precise control of the blaze angle and groove profile and resulted in excellent groove surface quality. Profilometric measurements of the groove structure of the gratings confirm that the physical dimensions of the final devices closely match their design values. Optical performance of these devices exceeds the specifications required for diffraction-limited performance (RMS wave surface error
机译：我们演示了在单片硅中成功制作出大尺寸（约50 mm X 50 mm）光栅的过程，该光栅可用作红外波长下的高效研磨剂。研磨的基底是精确定向的单晶硅的厚（8-16 mm）圆盘（折射率，n约为3.42）。我们使用微光刻和化学湿蚀刻技术在这些基板的一侧上产生了衍射光栅。这些技术允许制造粗槽（低至7槽/ mm），并精确控制闪耀角和槽轮廓，并产生出色的槽表面质量。光栅凹槽结构的轮廓测量结果证实了最终器件的物理尺寸与它们的设计值紧密匹配。这些设备的光学性能超过了在近红外和中红外（1-40μm）时的衍射极限性能（RMS波表面误差<λ/ 20）所需的规格。在反射范围内测得的峰衍射效率为理论最大值的70-95％。在近红外处对磨粒的测试表明，未经校正的菲涅耳损耗，传输效率为30-48％，并证明了其出色的性能。在硅传输良好的红外波长区域中，火焰控制和高折射率可在紧凑的空间内实现高分辨率，高阶色散。这些磨头的第一个应用是为NASA机载天文台提供中红外摄像头FORCAST，具有中等分辨率（R velence 100-1000）的光谱能力。

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