【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学器件领域，具体是一种硫系玻璃透镜热抛光方法及装置。
技术介绍
1、硫系玻璃是一种新型的光子器件基质材料，具有优良的中远红外透过性能、极高的线性和非线性折射率、较小的双光子吸收系数、超快的非线性响应等独特的光学性能，且材料的光学性能可通过玻璃组分调控，并可采用与硅基半导体(cmos)制造相兼容的制备工艺(光刻和刻蚀等)。因此，基于硫系玻璃的单元或集成光子功能器件的研究和开发，近年来一直受到人们的极大关注，并成为目前国际上光子器件研究和开发最活跃的前沿领域之一。
2、硫系玻璃在红外光学系统中的应用主要包括红外透镜、红外窗口、红外棱镜等，其中，红外透镜是硫系玻璃的主要应用领域之一。硫系玻璃透镜具有透过范围宽、折射率温度系数低、色散可调和化学稳定性高等优点，能够在红外波段内实现高质量成像，被广泛应用于车载夜视、红外热像仪、红外镜头等领域。对于传统球面透镜，主要采用机械加工和精密模压的方式，对硫系玻璃材料进行抛磨或热压成型；对于微透镜阵列则可以采用精密模压、飞秒激光直写、刻蚀等手段对硫系玻璃进行处理。然而，透镜在批量化的加工过程中，透镜表面难以避免产生缺陷、条纹，且粗糙度难以保证；而精细的微加工则会极大降低加工效率，提高器件加工成本。因此，亟需开发球面透镜和透镜阵列的后处理技术，进一步减少透镜表面的缺陷，降低其粗糙度。热退火是一种处理球面透镜和透镜阵列表面粗糙度的有效技术，但是在经过数道退火工艺后，透镜面型容易改变，尤其是微透镜阵列，当占空比比较高的时候，单元连接处会发生严重的粘连变形，导致无法使用，并且整个
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种硫系玻璃透镜热抛光方法及装置，能够快速抛光制备高表面光滑度、高表面质量的硫系玻璃透镜，其热抛光过程简单、快速、无形变、成本低，有利于提高硫系玻璃透镜的制作效率与最终成像质量，在显微内镜、激光束整形、仿生复眼、球差补偿等方面具有较大的应用潜力。
2、本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种硫系玻璃透镜热抛光方法，将热源以20-50mm/s的移动速度扫过硫系玻璃透镜表面若干次，使硫系玻璃透镜表面高温熔化至光滑，从而实现热抛光，其中，所述的热源与硫系玻璃透镜表面的垂直间距为1-2mm，所述的热源的温度比硫系玻璃的软化温度高20-50℃。
3、本专利技术抛光方法采用高温热源快速加热的方式，对硫系玻璃透镜表面进行热抛光，当透镜表面经高温热源快速扫过之后，透镜表面温度达到熔点，透镜表面形貌会因高温熔化，其上的细微粗糙结构、条纹、裂痕等逐渐熔化，而由于高温热源作用时间较短，并且由于表面张力作用，透镜表面形貌会趋于光滑且不会发生形变，从而在不损伤透镜表面形貌结构的前提下，快速抛光制备高表面光滑度、高表面质量的硫系玻璃透镜。
4、作为优选，所述的硫系玻璃透镜为单个凸透镜、单个凹透镜或微透镜阵列，所述的硫系玻璃透镜的尺寸为毫米量级或微米量级。本专利技术热抛光方法及装置的适用对象并不限于上述透镜或透镜阵列，也可以适用于其他结构形式的透镜。
5、一种硫系玻璃透镜热抛光装置，包括透明的箱体、发热体、安装架、平台、第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构，所述的平台和所述的安装架分别设置在所述的箱体内，所述的平台用于放置待抛光的硫系玻璃透镜，所述的发热体设置在所述的安装架上并悬设在所述的平台的上方，所述的第一驱动机构用于驱动所述的平台上下移动，所述的第二驱动机构用于驱动所述的发热体左右移动，所述的第三驱动机构用于驱动所述的发热体前后移动，所述的发热体的温度可控，所述的发热体用于作为热源以20-50mm/s的移动速度扫过硫系玻璃透镜表面若干次，使硫系玻璃透镜表面高温熔化至光滑，从而实现热抛光，其中，所述的热源与硫系玻璃透镜表面的垂直间距为1-2mm，所述的热源的温度比硫系玻璃的软化温度高20-50℃。本专利技术热抛光装置可确保对硫系玻璃透镜表面的热抛光过程的顺序实现，保证热抛光效果。热抛光前，将待抛光的硫系玻璃透镜放置在平台上，通过第一驱动机构调节平台的高度，使发热体与硫系玻璃透镜表面的垂直间距控制在1-2mm，并控制发热体的温度比硫系玻璃的软化温度高20-50℃，即可通过第二驱动机构驱动发热体左右移动、通过第三驱动机构驱动发热体前后移动，使发热体以20-50mm/s的移动速度左右和前后扫过硫系玻璃透镜表面若干次，最终实现对硫系玻璃透镜表面的热抛光。
6、作为优选，所述的箱体的底部安装有控制盒，所述的控制盒包括装置启动开关、触摸显示屏和控制主板，所述的控制主板设置在所述的控制盒内部，所述的控制主板用于控制所述的发热体的温度以及所述的第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构的运行，所述的触摸显示屏用于设置、调节和显示热抛光参数。热抛光参数包括发热体的温度、移动速度以及发热体与硫系玻璃透镜表面的垂直间距等。上述控制主板、触摸显示屏采用现有技术。
7、作为优选，所述的安装架包括横向固定杆、纵向固定杆和安装块，所述的发热体可拆卸地安装在所述的安装块的下侧，所述的横向固定杆和所述的纵向固定杆分别横向和纵向水平穿设于所述的安装块，所述的横向固定杆的两端分别固定有第一滑块，所述的纵向固定杆的两端分别固定有第二滑块，所述的箱体内安装有左右并行的两道第一滑轨和前后并行的两道第二滑轨，两块所述的第一滑块可前后滑动地安装在两道所述的第一滑轨上，所述的第二驱动机构的输出端与一块所述的第一滑块相连，两块所述的第二滑块可左右滑动地安装在两道所述的第二滑轨上，所述的第三驱动机构的输出端与一块所述的第二滑块相连。在第二驱动机构的驱动下，两块第一滑块、横向固定杆及安装块整体前后移动，其中两块第一滑块沿两道第一滑轨前后滑动，安装块带动发热体沿纵向固定杆前后移动，两道第一滑轨配合纵向固定杆可保证发热体前后移动平稳、顺畅、精准。在第三驱动机构的驱动下，两块第二滑块、纵向固定杆及安装块整体左右移动，其中两块第二滑块沿两道第二滑轨左右滑动，安装块带动发热体沿横向固定杆左右移动，两道第二滑轨配合横向固定杆可保证发热体左右移动平稳、顺畅、精准。
8、作为优选，所述的第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构为气缸、电动伸缩杆或直线电机。
9、作为优选，所述的发热体的形状为弧形、直线形或锥形，所述的发热体的上侧连接有安装部，所述的安装部可拆卸地安装在所述的安装块的下侧，安装后形状为弧形或直线形的发热体在箱体底部的正投影与左右方向和前后方向的夹角分别为锐角，从而形状为弧形或直线形的发热体产生的热量可以左右斜扫和前后斜扫硫系玻璃透镜表面，保证硫系玻璃透镜表面的受热面积。进一步地，所述的发热体由耐高温材料制成，所述的耐高温材料可以为钨或钼，形状为弧形或直线形的发热体为细钨丝或细钼丝，形状为锥形的发热体为锥形钨棒或锥形钼棒。
10、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：本专利技术抛光方法及装置采用高温热源快速加热的方式，对硫系玻璃透镜表面进行热抛光，当透本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种硫系玻璃透镜热抛光方法，其特征在于，将热源以20-50mm/s的移动速度扫过硫系玻璃透镜表面若干次，使硫系玻璃透镜表面高温熔化至光滑，从而实现热抛光，其中，所述的热源与硫系玻璃透镜表面的垂直间距为1-2mm，所述的热源的温度比硫系玻璃的软化温度高20-50℃。
2.根据权利要求1所述的硫系玻璃透镜热抛光方法，其特征在于，所述的硫系玻璃透镜为单个凸透镜、单个凹透镜或微透镜阵列，所述的硫系玻璃透镜的尺寸为毫米量级或微米量级。
3.一种硫系玻璃透镜热抛光装置，其特征在于，包括透明的箱体、发热体、安装架、平台、第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构，所述的平台和所述的安装架分别设置在所述的箱体内，所述的平台用于放置待抛光的硫系玻璃透镜，所述的发热体设置在所述的安装架上并悬设在所述的平台的上方，所述的第一驱动机构用于驱动所述的平台上下移动，所述的第二驱动机构用于驱动所述的发热体左右移动，所述的第三驱动机构用于驱动所述的发热体前后移动，所述的发热体的温度可控，所述的发热体用于作为热源以20-50mm/s的移动速度扫过硫系玻璃透镜表面若干次，使硫系玻璃透镜表面
4.根据权利要求3所述的硫系玻璃透镜热抛光装置，其特征在于，所述的箱体的底部安装有控制盒，所述的控制盒包括装置启动开关、触摸显示屏和控制主板，所述的控制主板设置在所述的控制盒内部，所述的控制主板用于控制所述的发热体的温度以及所述的第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构的运行，所述的触摸显示屏用于设置、调节和显示热抛光参数。
5.根据权利要求3所述的硫系玻璃透镜热抛光装置，其特征在于，所述的安装架包括横向固定杆、纵向固定杆和安装块，所述的发热体可拆卸地安装在所述的安装块的下侧，所述的横向固定杆和所述的纵向固定杆分别横向和纵向水平穿设于所述的安装块，所述的横向固定杆的两端分别固定有第一滑块，所述的纵向固定杆的两端分别固定有第二滑块，所述的箱体内安装有左右并行的两道第一滑轨和前后并行的两道第二滑轨，两块所述的第一滑块可前后滑动地安装在两道所述的第一滑轨上，所述的第二驱动机构的输出端与一块所述的第一滑块相连，两块所述的第二滑块可左右滑动地安装在两道所述的第二滑轨上，所述的第三驱动机构的输出端与一块所述的第二滑块相连。
6.根据权利要求3所述的硫系玻璃透镜热抛光装置，其特征在于，所述的第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构为气缸、电动伸缩杆或直线电机。
7.根据权利要求3所述的硫系玻璃透镜热抛光装置，其特征在于，所述的发热体的形状为弧形、直线形或锥形，所述的发热体的上侧连接有安装部，所述的安装部可拆卸地安装在所述的安装块的下侧，安装后形状为弧形或直线形的发热体在箱体底部的正投影与左右方向和前后方向的夹角分别为锐角。
8.根据权利要求7所述的硫系玻璃透镜热抛光装置，其特征在于，所述的发热体由耐高温材料制成。
9.根据权利要求8所述的硫系玻璃透镜热抛光装置，其特征在于，所述的耐高温材料为钨或钼。
10.根据权利要求9所述的硫系玻璃透镜热抛光装置，其特征在于，形状为弧形或直线形的发热体为细钨丝或细钼丝，形状为锥形的发热体为锥形钨棒或锥形钼棒。
...【技术特征摘要】
1.一种硫系玻璃透镜热抛光方法，其特征在于，将热源以20-50mm/s的移动速度扫过硫系玻璃透镜表面若干次，使硫系玻璃透镜表面高温熔化至光滑，从而实现热抛光，其中，所述的热源与硫系玻璃透镜表面的垂直间距为1-2mm，所述的热源的温度比硫系玻璃的软化温度高20-50℃。
2.根据权利要求1所述的硫系玻璃透镜热抛光方法，其特征在于，所述的硫系玻璃透镜为单个凸透镜、单个凹透镜或微透镜阵列，所述的硫系玻璃透镜的尺寸为毫米量级或微米量级。
3.一种硫系玻璃透镜热抛光装置，其特征在于，包括透明的箱体、发热体、安装架、平台、第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构，所述的平台和所述的安装架分别设置在所述的箱体内，所述的平台用于放置待抛光的硫系玻璃透镜，所述的发热体设置在所述的安装架上并悬设在所述的平台的上方，所述的第一驱动机构用于驱动所述的平台上下移动，所述的第二驱动机构用于驱动所述的发热体左右移动，所述的第三驱动机构用于驱动所述的发热体前后移动，所述的发热体的温度可控，所述的发热体用于作为热源以20-50mm/s的移动速度扫过硫系玻璃透镜表面若干次，使硫系玻璃透镜表面高温熔化至光滑，从而实现热抛光，其中，所述的热源与硫系玻璃透镜表面的垂直间距为1-2mm，所述的热源的温度比硫系玻璃的软化温度高20-50℃。
4.根据权利要求3所述的硫系玻璃透镜热抛光装置，其特征在于，所述的箱体的底部安装有控制盒，所述的控制盒包括装置启动开关、触摸显示屏和控制主板，所述的控制主板设置在所述的控制盒内部，所述的控制主板用于控制所述的发热体的温度以及所述的第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构的运行，所述的触摸显...
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