一種紫外膠光柵的製作方法與流程
2023-10-06 09:13:39
本發明涉及光柵製作技術領域，尤其涉及一種採用複製、分離、清洗等步驟相結合製作紫外膠光柵的製作方法。
背景技術：
光柵作為一種優良的色散元件，在光通信領域、光譜分析領域得到了廣泛的運用。近年來，特別是光刻法全息光柵工藝的出現和完善，大大提高了光柵的製作效率和光柵質量，使光柵得以在更廣泛的領域裡發揮作用。
近年來光刻法製作全息光柵工藝得到大力的發展，光刻工藝和光柵複製工藝都在不斷的完善，但目前依然存在一定的局限性。採用光刻法製作全息光柵的大致工藝流程為：塗膠——曝光——顯影——刻蝕。但是這種方法製作步驟繁瑣、效率低、光柵一致性差，且對於如紫外膠為介質膜的光柵難以實現。專利號：US7455957B2公開了一種複製光柵的方法，其複製過程是：先在母光柵表面噴塗上一層脫模劑，然後再在脫模層上鍍一層金屬膜；之後採用一種熱塑性粘結劑將複製光柵基片和金屬膜層粘結在一起；最後在脫模劑層上，將母光柵和複製光柵分開，得到所複製的光柵。這種複製光柵的方法針對閃耀光柵的複製，且所塗的脫膜劑難以去除，得到的是金屬介質膜光柵。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種紫外膠光柵的製作方法，以解決上述背景技術中提出的問題。
一種紫外膠光柵的製作方法，包括以下依序進行的步驟：
S1：採用全息技術製得玻璃基底的母光柵7；
S2：在母光柵7上鍍膜沉積金屬膜層8，調整鍍膜速率為15nm/min，鍍膜時間為6min，鍍膜結束後，然後將0.5ml紫外固化膠均勻塗布在鍍膜後的母光柵7上形成紫外固化膠層10，取一片清潔乾淨的6mm的子光柵基片9，蓋在紫外固化膠層10上，並輕輕按壓，將多餘的紫外固化膠排出，待紫外膠不再排出時，進行紫外固化，調整紫外線光源21的功率為1mW，控制固化時間為2小時；
S3：紫外固化結束後，將母光柵7和子光柵基片9進行分離，形成帶有金屬膜層8以及紫外固化膠層10的子光柵基片9；
S4：將分離後的子光柵基片9放入離子束刻蝕裝置4中，調整離子源46產生離子束流與刻蝕機載片臺48之間的角度為85～95°，調整刻蝕速率為15nm/min，刻蝕時間為6min。
其中，母光柵7的採用ULE、熔石英、K9或B270；
其中，金屬膜層8採用金、鋁或者銅。
其中，金屬膜層8的鍍膜方式為磁控濺射或者離子束蒸發。
其中，離子源46產生離子束流與刻蝕機載片臺48之間的角度為90°。
其中，紫外固化膠採用NOA61。
在步驟S2中，採用紫外膠固化裝置2在母光柵7上鍍膜沉積金屬膜層8，所述紫外膠固化裝置2包括紫外線光源21以及位於紫外線光源21下方的固化機構22；所述固化機構22包括固設在傳輸帶5上的載物平臺222以及導向條223，所述載物平臺222滑動設置在導向條223上；所述導向條223兩側緊貼載物平臺222兩側固定設置有柔性刮膠條2221。
在步驟S3中，紫外固化結束後，採用子母光柵分離裝置3將母光柵7和子光柵基片9進行分離，所述子母光柵分離裝置3包括冷凍室31以及設置於冷凍室31內的分離鉗32。
在步驟S4中，所述離子束刻蝕裝置4包括離子源柵網45、離子源46和刻蝕機載片臺48，所述離子源柵網45固定設置於離子源46的出射端，所述刻蝕機載片臺48底部固定連接一五軸機械手47；離子源46產生離子束流經離子源柵網45出射。
所述傳輸帶5由至少一個旋轉馬達6驅動作線性運動，所述旋轉馬達6與傳輸帶5之間通過齒輪結構連接，所述傳輸帶5設置有一個凸起51，該載物平臺222上設置有一個與凸起51相適配的凹槽2222。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
1、該方法重複性好，設備簡單，操作簡便易行。
2、本發明的載物平臺滑動設置在導向條上；可增強載物平臺運動時的穩定性。
3、本發明的導向條兩側緊貼載物平臺兩側固定設置有柔性刮膠條，當載物平臺滑動時，柔性刮膠條對光柵倒角和邊緣處所積存的紫外固化膠進行刮削，可以較為徹底的清除餘膠。
4、 本發明的金屬膜層與紫外固化膠層的結合力比與玻璃基底的母光柵結合力大，而且，在低溫冷凍的狀態下母光柵與金屬膜層分離更為徹底，不容易產生金屬碎片或者黏連的現象，形成疊加金屬膜層以及紫外固化膠層的子光柵基片的質量更高。
5、 本發明生產的透射光柵或反射光柵具有極好的透光性，低收縮和輕微的彈性，能保證使用者生產出高品質的光學組件，尤其是在環境條件變化時仍能確保長期特性。
附圖說明
圖1為本發明一種製作紫外膠光柵的方法的流程圖；
圖2為本發明一種紫外膠光柵的製作系統的系統結構示意圖；
圖3為本發明的紫外膠固化裝置的結構示意圖；
圖4為本發明的紫外膠固化裝置的固化機構的側視剖視圖；
圖5為本發明的子母光柵分離裝置的結構示意圖；
圖6為本發明的離子束刻蝕裝置的結構示意圖；
1-鍍膜沉積裝置、2-紫外膠固化裝置、21-紫外線光源、22-固化機構、222-載物平臺、2221-柔性刮膠條、2222-凹槽、223-導向條、3-子母光柵分離裝置、31-冷凍室、32-分離鉗、4-離子束刻蝕裝置、45-離子源柵網、46-離子源、47-五軸機械手、48-刻蝕機載片臺、5-傳輸帶、51-凸起、6-旋轉馬達、7-母光柵、8-金屬膜層、9-子光柵基片、10-紫外固化膠層。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
實施例1
參見圖1，一種紫外膠光柵的製作方法，包括以下依序進行的步驟：
S1：採用全息技術製得玻璃基底的母光柵7；
S2：在母光柵7上鍍膜沉積金屬膜層8，調整鍍膜速率為15nm/min，鍍膜時間為6min，鍍膜結束後，然後將0.5ml紫外固化膠均勻塗布在鍍膜後的母光柵7上形成紫外固化膠層10，取一片清潔乾淨的6mm的子光柵基片9，蓋在紫外固化膠層10上，並輕輕按壓，將多餘的紫外固化膠排出，待紫外膠不再排出時，進行紫外固化，調整紫外線光源21的功率為1mW，控制固化時間為2小時；
S3：紫外固化結束後，將母光柵7和子光柵基片9進行分離，形成帶有金屬膜層8以及紫外固化膠層10的子光柵基片9；
S4：將分離後的子光柵基片9放入離子束刻蝕裝置4中，調整離子源46產生離子束流與刻蝕機載片臺48之間的角度為85～95°，調整刻蝕速率為15nm/min，刻蝕時間為6min。
優選的，母光柵7的採用ULE、熔石英、K9或B270；
優選的，金屬膜層8採用金、鋁或者銅。
優選的，金屬膜層8的鍍膜方式為磁控濺射或者離子束蒸發。
優選的，離子源46產生離子束流與刻蝕機載片臺48之間的角度為90°。
優選的，紫外固化膠採用NOA61。
優選的，在步驟S2中，採用紫外膠固化裝置2在母光柵7上鍍膜沉積金屬膜層8，如圖3所示，所述紫外膠固化裝置2包括紫外線光源21以及位於紫外線光源21下方的固化機構22；所述固化機構22包括固設在傳輸帶5上的載物平臺222以及導向條223，所述載物平臺222滑動設置在導向條223上；可增強載物平臺222運動時的穩定性。如圖4所示，所述導向條223兩側緊貼載物平臺222兩側固定設置有柔性刮膠條2221。當載物平臺223滑動時，柔性刮膠條2221對放在載物平臺222的光柵倒角和邊緣處所積存的紫外固化膠進行刮削，可以較為徹底的清除餘膠。
優選的，在步驟S3中，紫外固化結束後，採用子母光柵分離裝置3將母光柵7和子光柵基片9進行分離，如圖5所示，所述子母光柵分離裝置3包括冷凍室31以及設置於冷凍室31內的分離鉗32，分離鉗32夾住子光柵基片9向上提升，將母光柵7和子光柵基片9進行分離；由於金屬膜層8與紫外固化膠層10的結合力比與玻璃基底的母光柵7結合力大，而且，在低溫冷凍的狀態下母光柵7與金屬膜層8分離更為徹底，不容易產生金屬碎片或者黏連的現象，形成疊加金屬膜層8以及紫外固化膠層10的子光柵基片9的質量更高。
優選的，如圖6所示，在步驟S4中，所述離子束刻蝕裝置4包括離子源柵網45、離子源46和刻蝕機載片臺48，所述離子源柵網45固定設置於離子源46的出射端，所述刻蝕機載片臺48底部固定連接一五軸機械手47；用於實現刻蝕機載片臺48的旋轉、俯仰和三維平移運動；離子源46產生離子束流經離子源柵網45出射。
優選的，所述傳輸帶5由至少一個旋轉馬達6驅動作線性運動，所述旋轉馬達6與傳輸帶5之間通過齒輪結構連接，所述傳輸帶5設置有一個凸起51，該載物平臺222上設置有一個與凸起51相適配的凹槽2222。
實施例2
如圖2所示，一種紫外膠光柵的製作系統，包括依次設置的鍍膜沉積裝置1、紫外膠固化裝置2、子母光柵分離裝置3、離子束刻蝕裝置4以及貫通該製作系統的傳輸帶5；如圖3所示，所述紫外膠固化裝置2包括紫外線光源21，位於紫外線光源21下方的固化機構22；所述固化機構22包括固設在傳輸帶5上的載物平臺222以及導向條223，所述載物平臺222滑動設置在導向條223上；可增強載物平臺222運動時的穩定性。如圖4所示，所述導向條223兩側緊貼載物平臺222兩側固定設置有柔性刮膠條2221，當載物平臺223滑動時，柔性刮膠條2221對放在載物平臺222的光柵倒角和邊緣處所積存的紫外固化膠進行刮削，可以較為徹底的清除餘膠。如圖5所示，所述子母光柵分離裝置3包括冷凍室31以及設置於冷凍室31內的分離鉗32，分離鉗32夾住子光柵基片9向上提升，將母光柵7和子光柵基片9進行分離；如圖6所示，所述離子束刻蝕裝置4包括離子源柵網45、離子源46和刻蝕機載片臺48，所述離子源柵網45固定設置於離子源46的出射端，所述刻蝕機載片臺48底部固定連接一五軸機械手47，用於實現刻蝕機載片臺48的旋轉、俯仰和三維平移運動；離子源46產生離子束流經離子源柵網45出射。
優選的，所述一種紫外膠光柵的製作系統還包括至少一個驅動傳輸帶5作線性運動的旋轉馬達6。
優選的，所述旋轉馬達6與傳輸帶5之間通過齒輪結構連接。
優選的，所述傳輸帶5設置有一個凸起51，該載物平臺222上設置有一個與凸起51相適配的凹槽2222。
參見圖1，一種採用如上文所述的製作系統製作紫外膠光柵的方法，包括以下依序進行的步驟：
S1：採用全息技術製得玻璃基底的母光柵7；
S2：採用鍍膜沉積裝置1在母光柵7上鍍金屬膜層8，調整鍍膜速率為15nm/min，鍍膜時間為6min，鍍膜結束後，從鍍膜沉積裝置1中取出，然後在紫外膠固化裝置2中將0.5ml紫外固化膠均勻塗布在鍍膜後的母光柵7上形成紫外固化膠層10，取一片清潔乾淨的6mm的子光柵基片9，蓋在紫外固化膠層10上，並輕輕按壓，將多餘的紫外固化膠排出，待紫外膠不再排出時，放在載物平臺222上進行紫外固化，調整紫外線光源21的功率為1mW，控制固化時間為2小時；
S3：紫外固化結束後，將其放入冷凍室31內，利用分離鉗32將母光柵7和子光柵基片9進行分離，由於金屬膜層8與紫外固化膠層10的結合力比與玻璃基底的母光柵7結合力大，而且，在低溫冷凍的狀態下母光柵7與金屬膜層8分離更為徹底，不容易產生金屬碎片或者黏連的現象，形成疊加金屬膜層8以及紫外固化膠層10的子光柵基片9的質量更高；
S4、將分離後的子光柵基片9放入離子束刻蝕裝置中，通過五軸機械手47調整離子源46產生離子束流與刻蝕機載片臺48之間的角度為85～95°，調整刻蝕速率為15nm/min，刻蝕時間為6min；將分離層去掉後，從而得到紫外膠光柵；所製得的紫外膠介質膜光柵為透射光柵或反射光柵。
優選的，母光柵7的採用ULE、熔石英、K9或B270；
優選的，金屬膜層8採用金、鋁或者銅。
優選的，金屬膜層8的鍍膜方式採用磁控濺射或者離子束蒸發。
優選的，離子源46產生離子束流與刻蝕機載片臺48之間的角度為90°。
優選的，紫外固化膠採用NOA61。
紫外固化膠NOA61是一種透明、無色、在紫外光照射下即可固化的液態光聚物。紫外固化膠NOA61特別設計用於玻璃表面與金屬表面的光學粘結。因為它是單組分且100%實體，只要粘合處能被紫外光照射，在粘合光學部件時，它便顯現出許多突出優點。使用紫外固化膠NOA61省去了其它光學粘和系統中通常需要的預混合、乾燥或熱固化等操作。並且固化速度極快，具體時間取決於應用厚度和接受施加紫外光的能量。
儘管結合優選實施方案具體展示和介紹了本發明，但所屬領域的技術人員應該明白，在不脫離所附權利要求書所限定的本發明的精神和範圍內，在形式上和細節上對本發明做出的各種變化，均為本發明的保護範圍。