一种紫外胶光栅的制作方法与流程

本发明涉及光栅制作技术领域，尤其涉及一种采用复制、分离、清洗等步骤相结合制作紫外胶光栅的制作方法。

背景技术：

光栅作为一种优良的色散元件，在光通信领域、光谱分析领域得到了广泛的运用。近年来，特别是光刻法全息光栅工艺的出现和完善，大大提高了光栅的制作效率和光栅质量，使光栅得以在更广泛的领域里发挥作用。

近年来光刻法制作全息光栅工艺得到大力的发展，光刻工艺和光栅复制工艺都在不断的完善，但目前依然存在一定的局限性。采用光刻法制作全息光栅的大致工艺流程为：涂胶——曝光——显影——刻蚀。但是这种方法制作步骤繁琐、效率低、光栅一致性差，且对于如紫外胶为介质膜的光栅难以实现。专利号：US7455957B2公开了一种复制光栅的方法，其复制过程是：先在母光栅表面喷涂上一层脱模剂，然后再在脱模层上镀一层金属膜；之后采用一种热塑性粘结剂将复制光栅基片和金属膜层粘结在一起；最后在脱模剂层上，将母光栅和复制光栅分开，得到所复制的光栅。这种复制光栅的方法针对闪耀光栅的复制，且所涂的脱膜剂难以去除，得到的是金属介质膜光栅。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种紫外胶光栅的制作方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

一种紫外胶光栅的制作方法，包括以下依序进行的步骤：

S1：采用全息技术制得玻璃基底的母光栅7；

S2：在母光栅7上镀膜沉积金属膜层8，调整镀膜速率为15nm/min，镀膜时间为6min，镀膜结束后，然后将0.5ml紫外固化胶均匀涂布在镀膜后的母光栅7上形成紫外固化胶层10，取一片清洁干净的6mm的子光栅基片9，盖在紫外固化胶层10上，并轻轻按压，将多余的紫外固化胶排出，待紫外胶不再排出时，进行紫外固化，调整紫外线光源21的功率为1mW，控制固化时间为2小时；

S3：紫外固化结束后，将母光栅7和子光栅基片9进行分离，形成带有金属膜层8以及紫外固化胶层10的子光栅基片9；

S4：将分离后的子光栅基片9放入离子束刻蚀装置4中，调整离子源46产生离子束流与刻蚀机载片台48之间的角度为85～95°，调整刻蚀速率为15nm/min，刻蚀时间为6min。

其中，母光栅7的采用ULE、熔石英、K9或B270；

其中，金属膜层8采用金、铝或者铜。

其中，金属膜层8的镀膜方式为磁控溅射或者离子束蒸发。

其中，离子源46产生离子束流与刻蚀机载片台48之间的角度为90°。

其中，紫外固化胶采用NOA61。

在步骤S2中，采用紫外胶固化装置2在母光栅7上镀膜沉积金属膜层8，所述紫外胶固化装置2包括紫外线光源21以及位于紫外线光源21下方的固化机构22；所述固化机构22包括固设在传输带5上的载物平台222以及导向条223，所述载物平台222滑动设置在导向条223上；所述导向条223两侧紧贴载物平台222两侧固定设置有柔性刮胶条2221。

在步骤S3中，紫外固化结束后，采用子母光栅分离装置3将母光栅7和子光栅基片9进行分离，所述子母光栅分离装置3包括冷冻室31以及设置于冷冻室31内的分离钳32。

在步骤S4中，所述离子束刻蚀装置4包括离子源栅网45、离子源46和刻蚀机载片台48，所述离子源栅网45固定设置于离子源46的出射端，所述刻蚀机载片台48底部固定连接一五轴机械手47；离子源46产生离子束流经离子源栅网45出射。

所述传输带5由至少一个旋转马达6驱动作线性运动，所述旋转马达6与传输带5之间通过齿轮结构连接，所述传输带5设置有一个凸起51，该载物平台222上设置有一个与凸起51相适配的凹槽2222。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、该方法重复性好，设备简单，操作简便易行。

2、本发明的载物平台滑动设置在导向条上；可增强载物平台运动时的稳定性。

3、本发明的导向条两侧紧贴载物平台两侧固定设置有柔性刮胶条，当载物平台滑动时，柔性刮胶条对光栅倒角和边缘处所积存的紫外固化胶进行刮削，可以较为彻底的清除余胶。

4、 本发明的金属膜层与紫外固化胶层的结合力比与玻璃基底的母光栅结合力大，而且，在低温冷冻的状态下母光栅与金属膜层分离更为彻底，不容易产生金属碎片或者黏连的现象，形成叠加金属膜层以及紫外固化胶层的子光栅基片的质量更高。

5、 本发明生产的透射光栅或反射光栅具有极好的透光性，低收缩和轻微的弹性，能保证使用者生产出高品质的光学组件，尤其是在环境条件变化时仍能确保长期特性。

附图说明

图1为本发明一种制作紫外胶光栅的方法的流程图；

图2为本发明一种紫外胶光栅的制作系统的系统结构示意图；

图3为本发明的紫外胶固化装置的结构示意图；

图4为本发明的紫外胶固化装置的固化机构的侧视剖视图；

图5为本发明的子母光栅分离装置的结构示意图；

图6为本发明的离子束刻蚀装置的结构示意图；

1-镀膜沉积装置、2-紫外胶固化装置、21-紫外线光源、22-固化机构、222-载物平台、2221-柔性刮胶条、2222-凹槽、223-导向条、3-子母光栅分离装置、31-冷冻室、32-分离钳、4-离子束刻蚀装置、45-离子源栅网、46-离子源、47-五轴机械手、48-刻蚀机载片台、5-传输带、51-凸起、6-旋转马达、7-母光栅、8-金属膜层、9-子光栅基片、10-紫外固化胶层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参见图1，一种紫外胶光栅的制作方法，包括以下依序进行的步骤：

S1：采用全息技术制得玻璃基底的母光栅7；

S2：在母光栅7上镀膜沉积金属膜层8，调整镀膜速率为15nm/min，镀膜时间为6min，镀膜结束后，然后将0.5ml紫外固化胶均匀涂布在镀膜后的母光栅7上形成紫外固化胶层10，取一片清洁干净的6mm的子光栅基片9，盖在紫外固化胶层10上，并轻轻按压，将多余的紫外固化胶排出，待紫外胶不再排出时，进行紫外固化，调整紫外线光源21的功率为1mW，控制固化时间为2小时；

S3：紫外固化结束后，将母光栅7和子光栅基片9进行分离，形成带有金属膜层8以及紫外固化胶层10的子光栅基片9；

S4：将分离后的子光栅基片9放入离子束刻蚀装置4中，调整离子源46产生离子束流与刻蚀机载片台48之间的角度为85～95°，调整刻蚀速率为15nm/min，刻蚀时间为6min。

优选的，母光栅7的采用ULE、熔石英、K9或B270；

优选的，金属膜层8采用金、铝或者铜。

优选的，金属膜层8的镀膜方式为磁控溅射或者离子束蒸发。

优选的，离子源46产生离子束流与刻蚀机载片台48之间的角度为90°。

优选的，紫外固化胶采用NOA61。

优选的，在步骤S2中，采用紫外胶固化装置2在母光栅7上镀膜沉积金属膜层8，如图3所示，所述紫外胶固化装置2包括紫外线光源21以及位于紫外线光源21下方的固化机构22；所述固化机构22包括固设在传输带5上的载物平台222以及导向条223，所述载物平台222滑动设置在导向条223上；可增强载物平台222运动时的稳定性。如图4所示，所述导向条223两侧紧贴载物平台222两侧固定设置有柔性刮胶条2221。当载物平台223滑动时，柔性刮胶条2221对放在载物平台222的光栅倒角和边缘处所积存的紫外固化胶进行刮削，可以较为彻底的清除余胶。

优选的，在步骤S3中，紫外固化结束后，采用子母光栅分离装置3将母光栅7和子光栅基片9进行分离，如图5所示，所述子母光栅分离装置3包括冷冻室31以及设置于冷冻室31内的分离钳32，分离钳32夹住子光栅基片9向上提升，将母光栅7和子光栅基片9进行分离；由于金属膜层8与紫外固化胶层10的结合力比与玻璃基底的母光栅7结合力大，而且，在低温冷冻的状态下母光栅7与金属膜层8分离更为彻底，不容易产生金属碎片或者黏连的现象，形成叠加金属膜层8以及紫外固化胶层10的子光栅基片9的质量更高。

优选的，如图6所示，在步骤S4中，所述离子束刻蚀装置4包括离子源栅网45、离子源46和刻蚀机载片台48，所述离子源栅网45固定设置于离子源46的出射端，所述刻蚀机载片台48底部固定连接一五轴机械手47；用于实现刻蚀机载片台48的旋转、俯仰和三维平移运动；离子源46产生离子束流经离子源栅网45出射。

优选的，所述传输带5由至少一个旋转马达6驱动作线性运动，所述旋转马达6与传输带5之间通过齿轮结构连接，所述传输带5设置有一个凸起51，该载物平台222上设置有一个与凸起51相适配的凹槽2222。

实施例2

如图2所示，一种紫外胶光栅的制作系统，包括依次设置的镀膜沉积装置1、紫外胶固化装置2、子母光栅分离装置3、离子束刻蚀装置4以及贯通该制作系统的传输带5；如图3所示，所述紫外胶固化装置2包括紫外线光源21，位于紫外线光源21下方的固化机构22；所述固化机构22包括固设在传输带5上的载物平台222以及导向条223，所述载物平台222滑动设置在导向条223上；可增强载物平台222运动时的稳定性。如图4所示，所述导向条223两侧紧贴载物平台222两侧固定设置有柔性刮胶条2221，当载物平台223滑动时，柔性刮胶条2221对放在载物平台222的光栅倒角和边缘处所积存的紫外固化胶进行刮削，可以较为彻底的清除余胶。如图5所示，所述子母光栅分离装置3包括冷冻室31以及设置于冷冻室31内的分离钳32，分离钳32夹住子光栅基片9向上提升，将母光栅7和子光栅基片9进行分离；如图6所示，所述离子束刻蚀装置4包括离子源栅网45、离子源46和刻蚀机载片台48，所述离子源栅网45固定设置于离子源46的出射端，所述刻蚀机载片台48底部固定连接一五轴机械手47，用于实现刻蚀机载片台48的旋转、俯仰和三维平移运动；离子源46产生离子束流经离子源栅网45出射。

优选的，所述一种紫外胶光栅的制作系统还包括至少一个驱动传输带5作线性运动的旋转马达6。

优选的，所述旋转马达6与传输带5之间通过齿轮结构连接。

优选的，所述传输带5设置有一个凸起51，该载物平台222上设置有一个与凸起51相适配的凹槽2222。

参见图1，一种采用如上文所述的制作系统制作紫外胶光栅的方法，包括以下依序进行的步骤：

S1：采用全息技术制得玻璃基底的母光栅7；

S2：采用镀膜沉积装置1在母光栅7上镀金属膜层8，调整镀膜速率为15nm/min，镀膜时间为6min，镀膜结束后，从镀膜沉积装置1中取出，然后在紫外胶固化装置2中将0.5ml紫外固化胶均匀涂布在镀膜后的母光栅7上形成紫外固化胶层10，取一片清洁干净的6mm的子光栅基片9，盖在紫外固化胶层10上，并轻轻按压，将多余的紫外固化胶排出，待紫外胶不再排出时，放在载物平台222上进行紫外固化，调整紫外线光源21的功率为1mW，控制固化时间为2小时；

S3：紫外固化结束后，将其放入冷冻室31内，利用分离钳32将母光栅7和子光栅基片9进行分离，由于金属膜层8与紫外固化胶层10的结合力比与玻璃基底的母光栅7结合力大，而且，在低温冷冻的状态下母光栅7与金属膜层8分离更为彻底，不容易产生金属碎片或者黏连的现象，形成叠加金属膜层8以及紫外固化胶层10的子光栅基片9的质量更高；

S4、将分离后的子光栅基片9放入离子束刻蚀装置中，通过五轴机械手47调整离子源46产生离子束流与刻蚀机载片台48之间的角度为85～95°，调整刻蚀速率为15nm/min，刻蚀时间为6min；将分离层去掉后，从而得到紫外胶光栅；所制得的紫外胶介质膜光栅为透射光栅或反射光栅。

优选的，母光栅7的采用ULE、熔石英、K9或B270；

优选的，金属膜层8采用金、铝或者铜。

优选的，金属膜层8的镀膜方式采用磁控溅射或者离子束蒸发。

优选的，离子源46产生离子束流与刻蚀机载片台48之间的角度为90°。

优选的，紫外固化胶采用NOA61。

紫外固化胶NOA61是一种透明、无色、在紫外光照射下即可固化的液态光聚物。紫外固化胶NOA61特别设计用于玻璃表面与金属表面的光学粘结。因为它是单组分且100%实体，只要粘合处能被紫外光照射，在粘合光学部件时，它便显现出许多突出优点。使用紫外固化胶NOA61省去了其它光学粘和系统中通常需要的预混合、干燥或热固化等操作。并且固化速度极快，具体时间取决于应用厚度和接受施加紫外光的能量。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出的各种变化，均为本发明的保护范围。