CN113031141A - 一种基于重力场加工闪耀光栅的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于重力场加工闪耀光栅的方法，该方法分解为定位侧壁加工、胶液浇筑、倾斜紫外固化和镀膜4大步骤，包括平面基底、定位侧壁、液态紫外胶、固态紫外胶、紫外光源、反射膜层；其中平面基底作为基底支撑定位侧壁并盛装液态紫外胶，在平面基底表面通过光刻、刻蚀、切削、打印等方式精密加工定位侧壁。将平面基底倾斜特定角度并利用紫外光源对液态紫外胶进行固化使其成为固态紫外胶，最后在固态紫外胶表面镀制反射膜层。

Description

一种基于重力场加工闪耀光栅的方法
技术领域
本发明属于微细光学加工领域，具体涉及一种基于重力场加工闪耀光栅的方法。
背景技术
在微细光学加工领域，闪耀光栅通常采用金刚石切削或直写光刻的方式制作。金刚石切削只能在较软的金属等材料表面加工，存在加工精度不足、表面粗糙度较高、切削头寿命较短等缺点。直写光刻采用激光束变剂量灰度曝光在光刻胶层中形成准连续面形微浮雕，存在加工效率低、成本高、材料选择受限等缺点。
发明内容
为了克服现有闪耀光栅加工技术存在的缺点，本发明提供一种基于重力场加工闪耀光栅的方法。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
本发明一种基于重力场加工闪耀光栅的方法，所述的方法分解为定位侧壁加工、胶液浇筑、倾斜紫外固化和镀膜4大步骤，该方法利用的装置包括平面基底、定位侧壁、液态紫外胶、固态紫外胶、紫外光源、反射膜层；该方法过程为：所述的平面基底作为基底支撑定位侧壁并盛装液态紫外胶，在平面基底表面通过光刻、刻蚀、切削、打印等方式精密加工定位侧壁。将平面基底倾斜特定角度并利用紫外光源对液态紫外胶进行固化使其成为固态紫外胶，最后在固态紫外胶表面镀制反射膜层。
所述的平面基底平面度优于10μm，材料选择包括但不限于玻璃、石英、铝合金、不锈钢等。所述的平面基底的表面要求洁净且具有较低的表面粗糙度RMS低于100nm。
所述的定位侧壁位于平面基底的表面并平行于光栅方向，材料选择可以是基底材料本身，也可以是聚合物包括但不限于SU-8光刻胶。定位侧壁具有亚微米级定位精度，通过光刻或机械切削方式加工，其周期与闪耀光栅的设计周期一致，高度与周期的比值由闪耀角决定，宽度在工艺允许范围内尽量小。值得注意的是，在平面基底表面垂直于光栅方向的两边也各有相同高度的侧壁用于防止液态紫外胶溢出。
所述的液态紫外胶通过浇注方式盛装在平面基底和定位侧壁围成的封闭区域内且液面与定位侧壁上表面齐平，材料选择包括但不限于NOA61紫外胶。根据定位侧壁的表面特性合理选择或改性液态紫外胶使其浸润角接近90°。
所述的液态紫外胶在平面基底倾斜后受重力作用将多余胶液顺倾斜方向溢出，胶液表面始终维持水平，倾斜角度由闪耀角决定。合理选择倾斜工装夹具，隔绝振动源，保持胶液液面静止。紫外光源的波长与液态紫外胶的吸收波长保持一致，典型吸收波长为365nm，光源照度均匀性优于90％，能量密度不低于10mW/cm2。
所述的固体紫外胶由液态紫外胶转变而成，在紫外光照下分子链发生聚合交联反应，逐渐由液态转为固态。液态紫外胶不含溶剂，转化为固态紫外胶后体积不发生变化，面形也不发生变化。
所述的反射膜层通过真空物理沉积的方式在固态紫外胶表面镀制而成，材料包括但不限于金、银、铝、铬、硅等。反射膜层的材料和厚度等参数由闪耀光栅设计参数决定。
所述的方法工作流程如下：首先通过机械抛光等方式得到平面基底，接着利用切削、光刻、打印等方式在平面基底表面加工定位侧壁，然后浇筑液态紫外胶并倾斜紫外固化，最后在固态紫外胶表面镀制反射膜层。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明相比金刚石切削加工而言，可以改善加工表面的光洁度，提高微观形貌加工精度，克服切削头寿命较短的问题。
(2)本发明相比直写光刻加工而已，可以大幅度提升加工效率，改善微观形貌加工精度，降低加工成本。
附图说明
图1为本发明基于重力场加工闪耀光栅的方法示意图，其中，图1(a)为定位侧壁加工、图1(b)为胶液浇筑、图1(c)为倾斜紫外固化、图1(d)为镀膜。
图中附图标记含义为：1为平面基底，2为定位侧壁，3-1为液态紫外胶，3-2为固态紫外胶，4为紫外光源，5为反射膜层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作具体描述。
实施例
本发明一种基于重力场加工闪耀光栅的方法，该方法可分解为定位侧壁加工、胶液浇筑、倾斜紫外固化和镀膜4大步骤，包括平面基底1、定位侧壁2、液态紫外胶3-1、固态紫外胶 3-2、紫外光源4、反射膜层5；所述的平面基底1作为基底支撑定位侧壁2并盛装液态紫外胶3-1，在平面基底1表面通过光刻、刻蚀、切削、打印等方式精密加工定位侧壁2。将平面基底1倾斜特定角度并利用紫外光源4对液态紫外胶3-1进行固化使其成为固态紫外胶 3-2，最后在固态紫外胶3-2表面镀制反射膜层。
所述的平面基底1平面度优于10μm，材料选择包括但不限于玻璃、石英、铝合金、不锈钢等。所述的平面基底1的表面要求洁净且具有较低的表面粗糙度RMS低于100nm。
所述的定位侧壁2位于平面基底1的表面并平行于光栅方向，材料选择可以是基底材料本身，也可以是聚合物包括但不限于SU-8光刻胶。定位侧壁2具有亚微米级定位精度，通过光刻或机械切削方式加工，其周期与闪耀光栅的设计周期一致，高度与周期的比值由闪耀角决定，宽度在工艺允许范围内尽量小。值得注意的是，在平面基底1表面垂直于光栅方向的两边也各有相同高度的侧壁用于防止液态紫外胶3-1溢出。
所述的液态紫外胶3-1通过浇注方式盛装在平面基底1和定位侧壁2围成的封闭区域内且液面与定位侧壁2上表面齐平，材料选择包括但不限于NOA61紫外胶。根据定位侧壁2的表面特性合理选择或改性液态紫外胶3-1使其浸润角接近90°。
所述的液态紫外胶3-1在平面基底1倾斜后受重力作用将多余胶液顺倾斜方向溢出，胶液表面始终维持水平，倾斜角度由闪耀角决定。合理选择倾斜工装夹具，隔绝振动源，保持胶液液面静止。紫外光源4的波长与液态紫外胶3-1的吸收波长保持一致，典型吸收波长为 365nm，光源照度均匀性优于90％，能量密度不低于10mW/cm2。
所述的固体紫外胶3-2由液态紫外胶3-1转变而成，在紫外光照下分子链发生聚合交联反应，逐渐由液态转为固态。液态紫外胶3-1不含溶剂，转化为固态紫外胶3-2后体积不发生变化，面形也不发生变化。
所述的反射膜层5通过真空物理沉积的方式在固态紫外胶3-2表面镀制而成，材料包括但不限于金、银、铝、铬、硅等。反射膜层5的材料和厚度等参数由闪耀光栅设计参数决定。
本发明的工作流程如下：
首先通过机械抛光等方式得到平面基底1，接着利用切削、光刻、打印等方式在平面基底表面加工定位侧壁2，然后浇筑液态紫外胶3-1并在紫外光源4下倾斜紫外固化，最后在固态紫外胶3-2表面镀制反射膜层5。
尽管上面对本发明的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本方的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (7)

1.一种基于重力场加工闪耀光栅的方法，其特征在于，该方法可分解为定位侧壁加工、胶液浇筑、倾斜紫外固化和镀膜4大步骤，该方法利用的装置包括平面基底(1)、定位侧壁(2)、液态紫外胶(3-1)、固态紫外胶(3-2)、紫外光源(4)、反射膜层(5)；该方法过程为：所述的平面基底(1)作为基底支撑定位侧壁(2)并盛装液态紫外胶(3-1)，在平面基底(1)表面通过光刻、刻蚀、切削和/或打印方式精密加工定位侧壁(2)，将平面基底(1)倾斜特定角度并利用紫外光源(4)对液态紫外胶(3-1)进行固化使其成为固态紫外胶(3-2)，最后在固态紫外胶(3-2)表面镀制反射膜层。
2.根据权利要求1所述的一种基于重力场加工闪耀光栅的方法，其特征在于，所述的平面基底(1)平面度优于10μm，材料选择包括玻璃、石英、铝合金、不锈钢，所述的平面基底(1)的表面要求洁净且具有较低的表面粗糙度RMS低于100nm。
3.根据权利要求1所述的一种基于重力场加工闪耀光栅的方法，其特征在于，所述的定位侧壁(2)位于平面基底(1)的表面并平行于光栅方向，材料选择可以是基底材料本身，也可以是聚合物包括SU-8光刻胶，定位侧壁(2)具有亚微米级定位精度，通过光刻或机械切削方式加工，其周期与闪耀光栅的设计周期一致，高度与周期的比值由闪耀角决定，宽度在工艺允许范围内尽量小，值得注意的是，在平面基底(1)表面垂直于光栅方向的两边也各有相同高度的侧壁用于防止液态紫外胶(3-1)溢出。
4.根据权利要求1所述的一种基于重力场加工闪耀光栅的方法，其特征在于，所述的液态紫外胶(3-1)通过浇注方式盛装在平面基底(1)和定位侧壁(2)围成的封闭区域内且液面与定位侧壁(2)上表面齐平，材料选择包括NOA61紫外胶，根据定位侧壁(2)的表面特性合理选择或改性液态紫外胶(3-1)使其浸润角接近90°。
5.根据权利要求1所述的一种基于重力场加工闪耀光栅的方法，其特征在于，所述的液态紫外胶(3-1)在平面基底(1)倾斜后受重力作用将多余胶液顺倾斜方向溢出，胶液表面始终维持水平，倾斜角度由闪耀角决定，合理选择倾斜工装夹具，隔绝振动源，保持胶液液面静止，紫外光源(4)的波长与液态紫外胶(3-1)的吸收波长保持一致，典型吸收波长为365nm，光源照度均匀性优于90％，能量密度不低于10mW/cm2。
6.根据权利要求1所述的一种基于重力场加工闪耀光栅的方法，其特征在于，所述的固体紫外胶(3-2)由液态紫外胶(3-1)转变而成，在紫外光照下分子链发生聚合交联反应，逐渐由液态转为固态，液态紫外胶(3-1)不含溶剂，转化为固态紫外胶(3-2)后体积不发生变化，面形也不发生变化。
7.根据权利要求1所述的一种基于重力场加工闪耀光栅的方法，其特征在于，所述的反射膜层(5)通过真空物理沉积的方式在固态紫外胶(3-2)表面镀制而成，材料包括金、银、铝、铬、硅，反射膜层(5)的材料和厚度等参数由闪耀光栅设计参数决定。
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Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101293443A (zh) * 2007-04-23 2008-10-29 Jds尤尼弗思公司 一种记载机读信息的方法
CN103172019A (zh) * 2013-03-01 2013-06-26 西安交通大学 一种干粘附微纳复合两级倾斜结构的制备工艺
CN103645532A (zh) * 2013-11-29 2014-03-19 东莞市金达照明有限公司 一种用于制作凹面闪耀光栅的基材结构及凹面闪耀光栅制作方法
CN103688198A (zh) * 2011-05-19 2014-03-26 株式会社日立高新技术 衍射光栅制造方法、分光光度仪、以及半导体装置的制造方法
CN103901520A (zh) * 2014-04-23 2014-07-02 中国科学技术大学 一种顶角90°三角形槽阶梯光栅的制作方法
CN104053552A (zh) * 2012-01-12 2014-09-17 Jds尤尼弗思公司 带有由排列的颜料片形成的弯曲图案的物品
CN104057564A (zh) * 2014-06-06 2014-09-24 游学秋 基于倾斜铸模的微针制作方法
CN104723346A (zh) * 2015-03-23 2015-06-24 南京航空航天大学 一种摩擦各向异性的仿蛇腹鳞结构及制备方法
CN107153230A (zh) * 2017-06-27 2017-09-12 常州瑞丰特科技有限公司 基于磁场可调控闪耀光栅的制造方法
CN107690599A (zh) * 2015-06-10 2018-02-13 威福光学有限公司 光学显示装置
CN108369346A (zh) * 2015-12-03 2018-08-03 夏普株式会社 导光板、光导及虚像显示装置
CN108957615A (zh) * 2018-07-25 2018-12-07 深圳市华星光电技术有限公司 金属线栅偏光片的制作方法及金属线栅偏光片
CN108957611A (zh) * 2018-07-13 2018-12-07 歌尔股份有限公司 一种光栅片的制造方法、光栅片及显示设备
CN109709636A (zh) * 2018-12-12 2019-05-03 深圳先进技术研究院 一种曲面光栅的加工装置及加工方法
CN110133779A (zh) * 2019-05-22 2019-08-16 复旦大学 用于形成闪耀光栅的方法
CN110319931A (zh) * 2018-03-29 2019-10-11 福州高意光学有限公司 一种电压控制闪耀角可调衍射效率反射光栅
CN110787361A (zh) * 2019-10-30 2020-02-14 西北工业大学 一种空心倾斜金属微针阵列及其基于su-8模具的制造方法
CN111823749A (zh) * 2019-04-19 2020-10-27 中钞特种防伪科技有限公司 光学防伪元件及其制作方法、光学防伪产品
CN112109258A (zh) * 2020-09-04 2020-12-22 杭州俊为科技有限责任公司 一种薄膜及其制备技术
CN112572018A (zh) * 2019-09-29 2021-03-30 中钞特种防伪科技有限公司 多层体光学防伪元件及其制作方法

Patent Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101293443A (zh) * 2007-04-23 2008-10-29 Jds尤尼弗思公司 一种记载机读信息的方法
CN103688198A (zh) * 2011-05-19 2014-03-26 株式会社日立高新技术 衍射光栅制造方法、分光光度仪、以及半导体装置的制造方法
CN104053552A (zh) * 2012-01-12 2014-09-17 Jds尤尼弗思公司 带有由排列的颜料片形成的弯曲图案的物品
CN103172019A (zh) * 2013-03-01 2013-06-26 西安交通大学 一种干粘附微纳复合两级倾斜结构的制备工艺
CN103645532A (zh) * 2013-11-29 2014-03-19 东莞市金达照明有限公司 一种用于制作凹面闪耀光栅的基材结构及凹面闪耀光栅制作方法
CN103901520A (zh) * 2014-04-23 2014-07-02 中国科学技术大学 一种顶角90°三角形槽阶梯光栅的制作方法
CN104057564A (zh) * 2014-06-06 2014-09-24 游学秋 基于倾斜铸模的微针制作方法
CN104723346A (zh) * 2015-03-23 2015-06-24 南京航空航天大学 一种摩擦各向异性的仿蛇腹鳞结构及制备方法
CN107690599A (zh) * 2015-06-10 2018-02-13 威福光学有限公司 光学显示装置
CN108369346A (zh) * 2015-12-03 2018-08-03 夏普株式会社 导光板、光导及虚像显示装置
CN107153230A (zh) * 2017-06-27 2017-09-12 常州瑞丰特科技有限公司 基于磁场可调控闪耀光栅的制造方法
CN110319931A (zh) * 2018-03-29 2019-10-11 福州高意光学有限公司 一种电压控制闪耀角可调衍射效率反射光栅
CN108957611A (zh) * 2018-07-13 2018-12-07 歌尔股份有限公司 一种光栅片的制造方法、光栅片及显示设备
CN108957615A (zh) * 2018-07-25 2018-12-07 深圳市华星光电技术有限公司 金属线栅偏光片的制作方法及金属线栅偏光片
CN109709636A (zh) * 2018-12-12 2019-05-03 深圳先进技术研究院 一种曲面光栅的加工装置及加工方法
CN111823749A (zh) * 2019-04-19 2020-10-27 中钞特种防伪科技有限公司 光学防伪元件及其制作方法、光学防伪产品
CN110133779A (zh) * 2019-05-22 2019-08-16 复旦大学 用于形成闪耀光栅的方法
CN112572018A (zh) * 2019-09-29 2021-03-30 中钞特种防伪科技有限公司 多层体光学防伪元件及其制作方法
CN110787361A (zh) * 2019-10-30 2020-02-14 西北工业大学 一种空心倾斜金属微针阵列及其基于su-8模具的制造方法
CN112109258A (zh) * 2020-09-04 2020-12-22 杭州俊为科技有限责任公司 一种薄膜及其制备技术

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