基于模具压制的微光学器件制备方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于模具压制的微光学器件制备方法及装置，包括：确定用于制备微光学器件的微结构模具，微结构模具表面具有至少一个凸出模具结构；基于预设压力，控制器件制备设备将微结构模具沿垂直于放料台的方向上压制在放置于料台上的可压缩光学材料的待压制表面上，得到表面具有至少一个凹陷光学结构的目标微光学器件，凹陷光学结构对应的光学折射率随着微结构模具对可压缩光学材料的压制程度变化而变化，凸出模具结构与由其压制而成的凹陷光学结构一一嵌合。可见，实施本发明专利技术能够利用微结构模具制备微光学器件，从而降低微光学器件的制备成本，并将光学折射率确定为微光学器件的设计变量，提高微光学器件的设计自由度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
基于模具压制的微光学器件制备方法及装置


[0001]本专利技术涉及光学器件
，尤其涉及一种基于模具压制的微光学器件制备方法及装置。

技术介绍

[0002]在工业生产中，微光学器件是通过在光学材料表面加工特定的微尺寸结构来实现对光的偏振、相位、振幅等属性的调控，如亚波长特征的微光学器件(swMOD，Sub
‑
wavelength Micro Optical Device)表面的亚波长尺寸结构。
[0003]现有的微光学器件通常可以通过以下两种方式进行制备：一是利用激光、离子束在具有一定厚度的均匀基板上通过直写或光刻等方式去除部分材料使得剩下的材料形成所需的微尺寸结构；二是在薄的均匀基板上通过3D打印或压印等发生添加所需的微尺寸结构。然而，实践发现，现有的微光学器件的制备方法的加工设备和加工工艺较为复杂，导致微光学器件的制备成本较高，并且，现有的微光学器件对传输相位的控制通过表面微结构的尺寸来实现，导致微光学器件的设计自由度较低。
[0004]可见，如何降低微光学器件的制备成本并提高微光学器件的设计自由度显得尤为重要。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种基于模具压制的微光学器件制备方法及装置，能够降低微光学器件的制备成本，并提高微光学器件的设计自由度。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术第一方面公开了一种基于模具压制的微光学器件制备方法，所述方法包括：
[0007]确定用于制备微光学器件的微结构模具，其中，所述微结构模具表面具有至少一个凸出模具结构，每个所述凸出模具结构均为微尺寸结构；
[0008]基于预设压力，控制用于制备所述微光学器件的器件制备设备将所述微结构模具沿垂直于放料台的方向上压制在放置于所述料台上的可压缩光学材料的待压制表面上，得到表面具有至少一个凹陷光学结构的目标微光学器件，其中，所述目标微光学器件上所述凹陷光学结构对应的光学折射率随着所述微结构模具对所述可压缩光学材料的压制程度变化而变化，所述凸出模具结构与由其压制而成的所述凹陷光学结构一一嵌合。
[0009]作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述可压缩光学材料包括多孔硅基化合物。
[0010]作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述凸出模具结构为第一类凸出模具结构或第二类凸出模具结构；
[0011]其中，所述第一类凸出模具结构包括第一主压制面以及与所述第一主压制面垂直的侧面；所述第二类凸出模具结构包括第二主压制面以及非垂直于所述第二主压制面的侧面，非垂直于所述第二主压制面的侧面与所述第二主压制面的夹角大于90度且小于180度；
[0012]对于所述第二类凸出模具结构，非垂直于所述第二主压制面的侧面对所述可压缩光学材料存在压制作用，且非垂直于所述第二主压制面的侧面压制所述可压缩光学材料得到的光学折射率不同于所述第二主压制面压制所述可压缩光学材料得到的光学折射率。
[0013]作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述方法还包括：
[0014]控制所述器件制备设备将预先确定出的光学填充材料填充至每个所述凹陷光学结构，得到第一类纯平面微光学器件，其中，每个所述凹陷光学结构中填充的所述光学填充材料的材料体积与该凹陷光学结构的凹陷体积相等；或者，
[0015]控制所述器件制备设备打磨所述目标微光学器件上相较于所述凹陷光学结构的凸出部分，直至所述目标微光学器件上已被压制的表面平整，得到第二类纯平面微光学器件。
[0016]作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，在所述确定用于制备微光学器件的微结构模具之前，所述方法还包括：
[0017]确定用于制备微光学器件所对应的目标制备参数组合；
[0018]其中，所述确定用于制备微光学器件所对应的目标制备参数组合，包括：
[0019]确定用于制备微光学器件所对应的当前制备参数组合；
[0020]基于所述当前制备参数组合和预先确定出的波前相位计算算法，计算与所述当前制备参数组合对应的当前波前相位调制信息；
[0021]基于预先确定出的预定波长下的目标波前相位调制信息，对所述当前波前相位调制信息进行验证，得到验证结果；
[0022]当所述验证结果表示对所述当前波前相位调制信息验证通过时，将所述当前制备参数组合确定为用于制备微光学器件所对应的目标制备参数组合；
[0023]当所述验证结果表示对所述当前波前相位调制信息验证不通过时，调整用于制备微光学器件所对应的当前制备参数组合，并重新执行所述的基于所述当前制备参数组合和预先确定出的波前相位计算算法，计算与所述当前制备参数组合对应的当前波前相位调制信息的操作以及所述的基于预先确定出的预定波长下的目标波前相位调制信息，对所述当前波前相位调制信息进行验证，得到验证结果的操作。
[0024]作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述基于预先确定出的预定波长下的目标波前相位调制信息，对所述当前波前相位调制信息进行验证，得到验证结果，包括：
[0025]计算预先确定出的预定波长下的目标波前相位调制信息与所述当前波前相位调制信息之间的差异度；
[0026]判断所述差异度是否小于等于预设阈值，若是，则确定对所述当前波前相位调制信息进行验证，得到验证结果表示对所述当前波前相位调制信息验证通过，若否，则确定对所述当前波前相位调制信息进行验证，得到验证结果表示对所述当前波前相位调制信息验证不通过。
[0027]作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，在所述基于所述当前制备参数组合和预先确定出的波前相位计算算法，计算与所述当前制备参数组合对应的当前波前相位调制信息之前，所述方法还包括：
[0028]获取基于预先抽样的若干个微结构参数组合确定出的光学折射率
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压制程度对应
关系，所述光学折射率
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压制程度对应关系用于表示光学折射率与压缩距离之间的对应关系，所述光学折射率
‑
压制程度对应关系包括光学折射率
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压制程度关系曲线和/或光学折射率
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压制程度查找表；
[0029]所述基于所述当前制备参数组合和预先确定出的波前相位计算算法，计算与所述当前制备参数组合对应的当前波前相位调制信息，包括：
[0030]根据所述光学折射率
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压制程度对应关系，确定所述当前制备参数组合对应的当前光学折射率；
[0031]基于所述当前制备参数组合、所述当前光学折射率和预先确定出的波前相位计算算法，计算与所述当前制备参数组合对应的当前波前相位调制信息。
[0032]作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述方法还包括：
[0033]检测所述目标微光学器件是否满足器件质量条件，当检测结果为否时，调整所述器件制备设备的压制控制参数和/或所述微结构模具；
[0034]其中，所述检测所述目标微光学器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模具压制的微光学器件制备方法，其特征在于，所述方法包括：确定用于制备微光学器件的微结构模具，其中，所述微结构模具表面具有至少一个凸出模具结构，每个所述凸出模具结构均为微尺寸结构；基于预设压力，控制用于制备所述微光学器件的器件制备设备将所述微结构模具沿垂直于放料台的方向上压制在放置于所述料台上的可压缩光学材料的待压制表面上，得到表面具有至少一个凹陷光学结构的目标微光学器件，其中，所述目标微光学器件上所述凹陷光学结构对应的光学折射率随着所述微结构模具对所述可压缩光学材料的压制程度变化而变化，所述凸出模具结构与由其压制而成的所述凹陷光学结构一一嵌合。2.根据权利要求1所述的基于模具压制的微光学器件制备方法，其特征在于，所述可压缩光学材料包括多孔硅基化合物。3.根据权利要求1或2所述的基于模具压制的微光学器件制备方法，其特征在于，所述凸出模具结构为第一类凸出模具结构或第二类凸出模具结构；其中，所述第一类凸出模具结构包括第一主压制面以及与所述第一主压制面垂直的侧面；所述第二类凸出模具结构包括第二主压制面以及非垂直于所述第二主压制面的侧面，非垂直于所述第二主压制面的侧面与所述第二主压制面的夹角大于90度且小于180度；对于所述第二类凸出模具结构，非垂直于所述第二主压制面的侧面对所述可压缩光学材料存在压制作用，且非垂直于所述第二主压制面的侧面压制所述可压缩光学材料得到的光学折射率不同于所述第二主压制面压制所述可压缩光学材料得到的光学折射率。4.根据权利要求3所述的基于模具压制的微光学器件制备方法，其特征在于，所述方法还包括：控制所述器件制备设备将预先确定出的光学填充材料填充至每个所述凹陷光学结构，得到第一类纯平面微光学器件，其中，每个所述凹陷光学结构中填充的所述光学填充材料的材料体积与该凹陷光学结构的凹陷体积相等；或者，控制所述器件制备设备打磨所述目标微光学器件上相较于所述凹陷光学结构的凸出部分，直至所述目标微光学器件上已被压制的表面平整，得到第二类纯平面微光学器件。5.根据权利要求1、2、4中任一项所述的基于模具压制的微光学器件制备方法，其特征在于，在所述确定用于制备微光学器件的微结构模具之前，所述方法还包括：确定用于制备微光学器件所对应的目标制备参数组合；其中，所述确定用于制备微光学器件所对应的目标制备参数组合，包括：确定用于制备微光学器件所对应的当前制备参数组合；基于所述当前制备参数组合和预先确定出的波前相位计算算法，计算与所述当前制备参数组合对应的当前波前相位调制信息；基于预先确定出的预定波长下的目标波前相位调制信息，对所述当前波前相位调制信息进行验证，得到验证结果；当所述验证结果表示对所述当前波前相位调制信息验证通过时，将所述当前制备参数组合确定为用于制备微光学器件所对应的目标制备参数组合；当所述验证结果表示对所述当前波前相位调制信息验证不通过时，调整用于制备微光学器件所对应的当前制备参数组合，并重新执行所述的基于所述当前制备参数组合和预先确定出的波前相位计算算法，计算与所述当前制备参数组合对应的当前波前相位调制信息
的操作以及所述的基于预先确定出的预定波长下的目标波前相位调制信息，对所述当前波前相位调制信息进行验证，得到验证结果的操作。6.根据权利要求5所述的基于模具压制的微光学器件制备方法，其特征在于，所述基于预先确定出的预定波长下的目标波前相位调制信息，对所述当前波前相位调制信息进行验证，得到验证结果，包括：计算预先确定出的预定波长下的目标波前相位调制信息与所述当前波前相位调制信息之间的差异度；判断所述差异度是否小于等于...

【专利技术属性】
技术研发人员：田宜彬，李志伟，王凌，
申请(专利权)人：光沦科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：