[发明专利]批量制备具有连续浮雕结构的二元光学元件的方法

权利要求书

1.一种批量制备具有连续浮雕结构的二元光学元件的方法，其特征在于：在石英(12)上批量制备具有连续浮雕结构的二元光学元件的方法的具体过程如下：

步骤一：采用圆弧半径R为3mm的金刚石刀具对非铁基材料的工件表面进行车削预加工处理，车削预加工处理的具体参数为：主轴转速2000-2500r/min，切削深度0.1-20μm，进给速度0.1-3mm/min，切削液为煤油油雾；

步骤二：确定金刚石刀具的几何参数，金刚石刀具几何参数为：刀具前刀面为金刚石晶面的(110)面，后刀面为金刚石晶面的(100)面，刀尖圆弧半径(r)为1-500μm，刀尖角(χ)为60-120°，刀具前角(α)为0°，刀具后角(γ₁)为6-10°；

步骤三：将非铁基材料的工件进行金刚石超精密车削加工，车削加工的过程为：非铁基材料的工件(1)夹装在机床主轴(2)上，金刚石刀具(3)固定安装在设有测力仪(4)的刀座(5)上，金刚石刀具(3)通过Z向导轨(6)和X向导轨(7)的复合运动实现对非铁基材料的工件的加工；车削加工参数为：主轴转速为1500-2500r/min，切削深度为0.1-5μm，进给速度为0.3-1mm/min，切削液为煤油油雾，完成二元光学元件压模(10)的制备；

步骤四：将步骤三中所加工的压模(10)采用微热压印成型技术压印到聚合物(11)上，热压印成型的过程为：首先将制备的压模(10)和聚合物(11)放入热压印成型机内闭模，并将聚合物(11)加热至玻璃转移温度以上，抽真空加热后预压，压模(10)在真空室内压在聚合物(11)上，热压印成型机加热的温度为150℃-200℃，预压的压力为400N-800N，然后增压，压模(10)与聚合物(11)充分接触，增压压力为5KN-10KN，持压，使压模(10)上的结构能完全转印至聚合物(11)上，持压时间为1-3分钟，最后，卸真空，待热压印成型机的温度冷却至50℃-80℃后将具有连续浮雕结构的压模(10)脱模；

步骤五：采用刻蚀技术或者剥离技术将步骤四中聚合物(11)上的具有连续浮雕的结构转移至石英(12)上，最终获得具有连续浮雕结构的二元光学元件；

步骤六：重复步骤四和步骤五完成对具有连续浮雕结构的二元光学元件的批量制备。

2.根据权利要求1所述的批量制备具有连续浮雕结构的二元光学元件的方法，其特征在于：步骤四中的聚合物(11)为丙烯酸、聚碳酸酯、环烯烃、聚甲基丙烯酸甲酯或芳香环聚合物。

3.一种批量制备具有连续浮雕结构的二元光学元件的方法，其特征在于：在聚甲基丙烯酸甲酯(9)上批量制备具有连续浮雕结构的二元光学元件的方法的具体过程如下：

步骤一：采用圆弧半径R为3mm的金刚石刀具对非铁基材料的工件表面进行车削预加工处理，车削预加工处理的具体参数为：主轴转速2000-2500r/min，切削深度0.1-20μm，进给速度0.1-3mm/min，切削液为煤油油雾；

步骤二：确定金刚石刀具的几何参数，金刚石刀具几何参数为：刀具前刀面为金刚石晶面的(110)面，后刀面为金刚石晶面的(100)面，刀尖圆弧半径(r)为1-500μm，刀尖角(χ)为60-120°，刀具前角(α)为0°，刀具后角(γ₁)为6-10°；

步骤三：将铝合金工件进行金刚石超精密车削加工，车削加工的过程为：铝合金工件(1)夹装在机床主轴(2)上，金刚石刀具(3)固定安装在设有测力仪(4)的刀座(5)上，金刚石刀具(3)通过Z向导轨(6)和X向导轨(7)的复合运动实现对非铁基材料的工件的加工；车削加工参数为：主轴转速为1500-2500r/min，切削深度为0.1-5μm，进给速度为0.3-1mm/min，切削液为煤油油雾，完成与目标结构完全互补的二元光学元件压模(8)的制备；

步骤四：将步骤三中所加工的压模(8)采用微热压印成型技术压印到聚甲基丙烯酸甲酯(9)上，热压印成型的过程为：首先将制备的压模(8)和聚甲基丙烯酸甲酯(9)放入热压印成型机内闭模，加热至聚合物的玻璃转移温度之上，抽真空加热后预压，压模(8)在真空室内压在聚甲基丙烯酸甲酯(9)上，热压印成型机加热的温度为150℃-200℃，预压的压力为400N-800N，然后增压，压模(8)与聚甲基丙烯酸甲酯(9)充分接触，增压压力为5KN-10KN，持压，使压模(8)上的结构能完全转印至聚甲基丙烯酸甲酯(9)上，持压时间为1-3分钟，最后，卸真空，待热压印成型机的温度冷却至50℃-80℃后将具有连续浮雕结构的压模脱模；

步骤四中的聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯(9)。

步骤五：重复步骤四完成对具有连续浮雕结构的二元光学元件的批量制备。