光学塑料成型技术的微光学元件制作工艺设计.pdf

《光学塑料成型技术的微光学元件制作工艺设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、学校代码10406分类号TP391.4密级学号080080402030题目光学塑料成型技术的微光学元件制作工艺设计作者颜丽华学科、专业测试计量技术及仪器指导教师龚勇清申请学位日期2011年6月学校代码：10406分类号：TP391.4学号：080080402030南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）光学塑料成型技术的微光学元件制作工艺设计硕士研究生：颜丽华导师：龚勇清申请学位级别：硕士学科、专业：测试计量技术及仪器所在单位：测试与光电工程学院答辩日期：2011年6月授予学位单位：南昌航空大学ResearchofMakingMicro-opticalDevicesbyOpticalPlast

2、icMoldingTechnologyADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnSchoolofMeasuringandOpticalEngineeringbyYanlihuaUndertheSupervisionofProf.GongyongqingCollegeofTestingandPhotoelectricengineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2011摘要随着近代光学尤其是二元光学的迅速发展，光学元件及光学仪器都发生了非常深刻而巨大的变化。光学元件开始向多台阶方向

3、发展。近年来研制的新型光学元件—衍射光学元件也越来越广泛地应用在各种光学仪器中，使光学仪器及其零部件更加小型化、阵列化和集成化。本文提出利用有掩模套刻技术及注射成型的方法来制作衍射光学元件。目的是寻找到一套有效的制作工艺，使衍射光学元件的制作在小型化、阵列化的基础上，朝着快速化、批量化、低成本化的方向发展。首先利用ATUOCAD制图软件制作出二元光栅、菲涅耳波带片等一些基本衍射光学元件的掩模图，将这些图片导入计算机，在铬板上制作出光刻掩模版。然后将铬掩模版应用于接触式光刻系统中，利用套刻技术在涂有正性光刻胶的镍基合金基片上制作出衍射光学元件阵列，再采用电化学刻蚀对镍基合金基片进行刻蚀，使光刻

4、胶上的图案转印至镍基合金基片上。在两次套刻及刻蚀后即完成了母版芯模的制作。复制母版是主要是采用注塑成型的方法，也尝试了经过改进的热压方法。注射模具的设计及制作是采用注射成型的方法完成复制的关键。利用ATUOCAD制图软件设计出用于复制阵列图和单个菲涅耳元件的模具图，制作出相应的模具，将镍基合金基片上的衍射光学元件阵列转印至光学塑料上。本文设计的注塑模具的主要优点在于有利于更换芯模，在保证芯模外型尺寸相同的情况下，同一个模具，换上刻有不同图案的芯模就可制作出各种图案的微光学元件。在光学塑料的选材上，选择用聚碳酸酯（PC）和有机玻璃（PMMA）。PC和PMMA都是具有热塑性的光学树脂，其中PC的

5、折射率为1.586，是三大类型里面折射率最高的材料，除此以外还具有高抗冲击度、尺寸稳定性好、力学性能好，耐热好、吸湿性低等优点，而PMMA又具有极好的透光性。实验中，在采用注塑成型的复制方法时选用PC作为复制材料，而采用热压成型时选用PMMA。通过大量的实验，本文得出了制作衍射光学元件的工艺参数，并制作出了光学塑料成品元件，分析了实验过程中产生误差的一些因素。关键词：微光学元件，光刻掩模，光学塑料，注射成型IAbstractAlongwiththerapiddevelopmentofopticsandespeciallybinaryopticsinrecentyears,hugechange

6、shavetakenplaceinopticalelementsandinstruments.Opticalelementisdevelopinginthedirectionofmulti-step.Diffractiveopticselement,arecentlydevelopedtypeofopticalelement,ismoreandmorewidelyappliedtovariousopticalinstruments.Thatcontributesalottotheminiaturization,arrayandintegrationofopticalinstrumentsan

7、drelatedspareparts.Thepaperproposestoapplymaskingalignmentandinjectionmoldingtomakingdiffractiveopticalelements.Purposeistofindaneffectiveproductionprocess,sothattheproductionofdiffractiveopticalelementsint