高精度微結(jié)構(gòu)玻璃光學(xué)元件在光學(xué)系統(tǒng)、精密測量、微流控芯片等領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛,而陣列模壓成形技術(shù)是生產(chǎn)玻璃光學(xué)元件最具革命性的制造技術(shù),具有高精度、無污染、凈成形、低成本等特點,可望實現(xiàn)高精度微結(jié)構(gòu)玻璃元件的低成本和穩(wěn)定性量產(chǎn)。本文介紹了微結(jié)構(gòu)玻璃光學(xué)元件陣列模壓技術(shù)的優(yōu)勢及應(yīng)用需求,綜述了國內(nèi)外近年來利用陣列模壓技術(shù)制造微結(jié)構(gòu)玻璃光學(xué)元件的重要研究進(jìn)展,包括模具材料及加工技術(shù)、玻璃材料及熱力學(xué)特性、陣列模壓過程有限元仿真及模壓工藝試驗、微結(jié)構(gòu)玻璃元件質(zhì)量檢測技術(shù)等。重點闡述了微結(jié)構(gòu)光學(xué)元件制備過程中在模具材料、鍍膜材料、模具加工設(shè)備及工藝、陣列模壓仿真與成形工藝等方面所取得的新成果和面臨的技術(shù)難題。最后,對微結(jié)構(gòu)玻璃光學(xué)元件陣列模壓成形制造技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

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【部分圖文】：

圖1金屬合金鍍膜

模具表面的鍍膜不僅要承受熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力,還要承受與熱侵蝕性熔融玻璃直接接觸而產(chǎn)生的腐蝕性熱化學(xué)環(huán)境,因此,鍍膜需滿足以下要求:(1)良好的熱穩(wěn)定性,即在成形溫度(350～800℃)下不老化;(2)足夠堅固,具有足夠的抗熱沖擊性;(3)化學(xué)性質(zhì)高度穩(wěn)定,不與玻璃發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。常....

圖2不同加工方式下的非球面微結(jié)構(gòu)模具

在超精密金剛石切削加工微結(jié)構(gòu)陣列模具中,常采用金剛石工具同時控制兩個軸(X,Z)沿非球面目標(biāo)形狀進(jìn)行軸對稱非球面掃描加工,但是,此方法只能加工一個腔體(透鏡形狀)。在制造微結(jié)構(gòu)陣列模具時需要制造大量的子單元模具形狀,并且必須將它們精確地定位和組合,而單元模具間距誤差被限制在幾微米....

圖2不同加工方式下的非球面微結(jié)構(gòu)模具

圖2不同加工方式下的非球面微結(jié)構(gòu)模具利用超精密磨削加工微結(jié)構(gòu)模具時,也會面臨與切削相同的工具磨損問題。Yamamoto等[48]利用ULG-100D(SH3)四軸聯(lián)動(X,Y,Z,C)磨床,采用樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪磨削復(fù)眼結(jié)構(gòu)的碳化鎢模具,獲得了PV為0.12μm的面形精度,....

圖3微陣列復(fù)眼透鏡磨削法及模具磨削成形精度[52]

利用超精密磨削加工微結(jié)構(gòu)模具時,也會面臨與切削相同的工具磨損問題。Yamamoto等[48]利用ULG-100D(SH3)四軸聯(lián)動(X,Y,Z,C)磨床,采用樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪磨削復(fù)眼結(jié)構(gòu)的碳化鎢模具,獲得了PV為0.12μm的面形精度,如圖3所示。Suzuki等[49]開發(fā)....

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