[发明专利]一种微阵列光学元件模具的制作方法和应用

说明书

本发明涉及光学技术领域，尤其是涉及一种微阵列光学元件模具的制作方法，其包括以下步骤：1）用飞秒激光刻出与微阵列光学元件形状相适配的光学模具；2）采用表面熔化或者抛光方法，将光学模具的表面制作成光学级的光学表面，得到微阵列光学元件模具；所述表面熔化方法为：采用连续激光聚焦光学模具的表面以迅速熔化其表面，产生自然张力使得光学模具具有光学表面；所述抛光方法为：采用软抛光垫抛光、微球抛光、磁流变抛光和微凸针头抛光中的一种以上制作光学模具的光学表面。一种微阵列光学元件模具的应用，利用微阵列光学元件模具对光学材料进行压制加工，制得微阵列光学元件。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其是涉及一种微阵列光学元件模具的制作方法和应用。

背景技术

目前，微透镜阵列一般采用离子交换法、光敏玻璃热成型法、光刻胶热熔法等方法制作而成。这些方法各有各的优缺点，比如离子交换法参数难控制，光敏玻璃热成型法曲率半径较难控制，光刻胶热熔法适用的透镜材料有限等，而且这些方法都存在加工周期长、难以大规模生产等缺陷。目前还没人提出飞秒激光制作微透镜阵列模具的概念，使用飞秒激光制作微阵列模具可以缩短微阵列光学元件加工周期，大规模生产成为一种可能。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种设计合理，结构简单，制作简易，成本低廉的微阵列光学元件模具的制作方法和应用。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种微阵列光学元件模具的制作方法，其包括以下步骤：

1）用飞秒激光刻出与微阵列光学元件形状相适配的光学模具；

2）采用表面熔化或者抛光方法，将光学模具的表面制作成光学级的光学表面，得到微阵列光学元件模具；

所述表面熔化方法为：采用连续激光聚焦光学模具的表面以迅速熔化其表面，产生自然张力使得光学模具具有光学表面；

所述抛光方法为：采用软抛光垫抛光、微球抛光、磁流变抛光和微凸针头抛光中的一种以上制作光学模具的光学表面。

作为优选，所述光学模具由玻璃或金属成型。

一种微阵列光学元件模具的应用，利用微阵列光学元件模具对光学材料进行压制加工，制得微阵列光学元件。

作为优选，所述微阵列光学元件为微透镜阵列或者微V槽。

作为优选，所述微阵列光学元件为微透镜阵列时，步骤1）中的光学模具具有多个半径R为10-100μm的凸球面或凹球面。

作为优选，步骤2）中所述表面熔化方法为：采用连续激光聚焦光学模具的微凹或者微凸球面以迅速熔化其表面，产生自然张力使得光学模具具有光学表面。

作为优选，所述微阵列光学元件为微V槽时，步骤1）中的光学模具具有多个V型槽。

作为优选，步骤2）中所述表面熔化方法为：采用连续激光聚焦光学模具的V型槽面以迅速熔化其表面，产生自然张力使得光学模具具有光学表面。

本发明采用以上技术方案，利用飞秒激光器在硬脆材料上可实现高效去除（0.01-1μm/脉冲）加工，使其能够加工制作10μm-100μm量级的微透镜模具，使用飞秒激光制作微透镜模具可以缩短微透镜阵列加工周期，可以大大减少成本，有利于实现大规模生产。本发明设计合理，结构简单，制作简易，成本低廉。本发明制作微V槽的原理及思路与制作微透镜阵列相同。

飞秒激光器刻模，虽然刻出球面或非透面微透镜形状是没有任何问题，但是过去之所以无人刻模成功，一个最严重问题是雕刻表面不是光学表面，本专利上述方法能够使得诸如微透镜阵列模具和微V槽模具等微阵列光学元件的表面达到光学级别表面。

附图说明