楔形块上基片有序排列制作微阶梯反射镜的方法技术

本发明专利技术涉及一种楔形块上基片有序排列制作微阶梯反射镜的方法，该方法包括下述步骤：对Ｎ个基片的左侧面和右侧面进行研磨并抛光，使其左侧面平行于右侧面；将Ｎ片基片依次叠放并固定，研磨各基片的上、下表面使其垂直于侧面；将标准块置于基底的一端，楔形块置于基底上，且楔形块的左侧面与标准块的右侧面共面；将各基片依次叠放于楔形块上，然后将各基片粘接固定，得到阶梯结构。本发明专利技术能够有效提高阶梯表面粗糙度精度、纵向尺寸精度及重复性，工艺可控性强，重复性好，微反射镜表面粗糙度小，平面度高，可应用于可见及红外波段。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微阶梯反射镜的制作方法，特别涉及一种楔形块上基片有序排列 制作微阶梯反射镜的方法。
技术介绍
微阶梯反射镜是一种光的反射器件，在光学系统中有着越来越广泛的应用，如光 谱分析、光束整形和光纤耦合等。随着光学系统向体积小、结构紧凑方向发展，光学系统中的器件微型化成为光学 器件的一个重要研究课题，微型光学器件设计与制作水平直接决定该光学仪器的性能。微 阶梯反射镜可以通过二元光学技术在衬底上经过多次光刻和多次腐蚀(干法或湿法)在石 英等多种材料上制备阶梯微结构，但是，这种方法存在以下缺点1、因多次套刻，水平精度 难以保证；2、腐蚀或刻蚀深度难以精确控制，精度和重复性较差；3、腐蚀或刻蚀出的反射 镜表面粗糙度难以满足光学仪器要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种工艺可控性强，微反射镜阶梯高度控制精度 高、反射面表面粗糙度控制精度高、重复性好的楔形块上基片有序排列制作微阶梯反射镜 的方法。为了解决上述技术问题，本专利技术的楔形块上基片有序排列制作微阶梯反射镜的方 法包括下述步骤(一 )、选用N片可加工固体材料作为微阶梯反射镜的基片，并对其进行清洗；(二)、对各基片的左侧面和右侧面进行研磨并抛光，使其表面粗糙度达到 0. Inm ιμπι，左侧面平行于右侧面，并且各基片的厚度达到设定尺寸；然后对研磨后的各 基片进行清洗处理；(三)、将N片研磨完成的基片依次叠放，使各基片的右侧面与相邻基片的左侧面 共面接触，叠放后各基片的上表面共面、下表面共面；然后用固化胶将叠放后的各基片粘接 固定在一起；(四)、将步骤(四)制作完成的基片置于研磨台上，研磨各基片的下表面使其表 面粗糙度达到0. Inm 1 μ m,并且各基片的下表面垂直于其左侧面和右侧面；然后用去胶 溶液去除固化胶，清洗各基片；(五)、选用可加工固体材料，将其研磨并抛光成楔形块；所述楔形块的下表面为 水平面，上表面为斜面，左侧面和右侧面为垂直面，并且楔形块的上表面与右侧面之间的夹 角α小于90° ；楔形块的上表面和下表面的表面粗糙度达到0. Inm 1 μ m ；清洗楔形块；(六)、研磨并抛光一片长方体作为基底，基底的上表面的表面粗糙度达到 0. Inm 1 μ m ；清洗基底；(七)、研磨并抛光一块长方体作为固定在基底上的标准块；标准块的右侧面垂直3于下表面，并且右侧面和下表面的表面粗糙度达到0. Inm 1 μ m ；清洗标准块；(八)、将标准块置于基底的一端，标准块的下表面与基底的上表面共面；然后将 标准块与基底粘接固定；(九)、将楔形块置于基底上，使楔形块的左侧面与标准块的右侧面共面，楔形块 的下表面与基底的上表面共面；然后将楔形块与基底粘接固定；(十)、将各基片依次放置于楔形块上，并且第一片基片的左侧面与标准块的右侧 面共面，各基片的右侧面与相邻基片的左侧面共面，各基片下表面的棱边完全接触在楔形 块上表面；然后将各基片粘接固定，基片下表面构成阶梯结构；(十一)、将步骤(十)得到的阶梯结构的上表面沉积增反膜层和保护膜层。其中楔形块的上表面与右侧面之间的夹角α根据阶梯结构的尺寸确定。本专利技术采用将多个相同的长方体基片依次排列于楔形块上的方法制作微阶梯反 射镜，每层阶梯的高度能精确控制，并且每个台阶的反射面是同一批次研磨抛光而成，所以 表面面形和粗糙度都能达到一致，本专利技术能够有效提高阶梯表面粗糙度精度、纵向尺寸精 度及重复性，工艺可控性强，重复性好，微反射镜表面粗糙度小，平面度高，可应用于可见及 红外波段。所述的基片、质量块和基底材料可采用熔石英、钼片、碳化硅、玻璃或二氧化硅；固 化胶的去胶液为硫酸和硝酸混合溶液或者丙酮与乙醚混合溶液。所述的步骤(十一)中增反膜层通过磁控溅射或射频溅射或离子束溅射或直流溅 射或电子束蒸发或热蒸发方法沉积于步骤(十)得到的阶梯结构的上表面。所述的增反膜层上沉积保护膜层，以防止膜层材料氧化。所述的保护膜层材料采用MgF2、Al2O3或Si02。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。图la、Ib分别为基片的主视图和左视图。图2为各基片依次排列于楔形块上形成阶梯结构的示意图。具体实施例方式实施例1本专利技术的夹角基片有序排列制作台阶数为20的微阶梯反射镜的方法具体步骤如 下(一 )、选用20片硅片、玻璃、二氧化硅、碳化硅、钼片或石英片等可加工固体材料 作为微阶梯反射镜的基片，如图la、lb所示，基片的六个面分别为左侧面41、右侧面42、上 表面43、下表面44、后表面45、前表面46 ；其中，左侧面41和右侧面42为较宽的面，其余四 个面为较窄的面；微阶梯反射镜台阶数为20 ；然后对各基片进行清洗处理，其清洗处理的 步骤为1)以甲苯、丙酮、乙醇超声清洗15分钟，去除油污等有机物；2)用去离子水超声清洗，无水乙醇脱水后烘干。( 二)、对每片基片的左侧面41和右侧面42进行研磨并抛光，使其厚度达到设定尺寸，左侧面41平行于右侧面42，并且每片基片厚度尺寸相同，都为1. 5mm ；研磨后，每片基 片的左侧面41和右侧面42的表面粗糙度均达到0. Inm 1 μ m ；对研磨后的基片进行清洗 处理；其清洗处理的步骤为1)以甲苯、丙酮、乙醇超声清洗15分钟，去除油污等有机物；2)用去离子水超声清洗，无水乙醇脱水后烘干。(三)、将20片步骤(二)研磨完成的基片依次整齐叠放，使各基片的右侧面42 与相邻基片的左侧面41共面接触，即第一片基片的右侧面42与第二片基片的左侧面41接 触，第二片基片的右侧面42与第三片基片的左侧面41相接触，……；并且叠放后的20个 基片的上表面43共面、下表面44共面；然后，在各基片的前表面45和后表面46涂覆红外 或紫外固化胶并固化，将重叠的各基片粘合在一起。(四)、将步骤(三)制作完成的粘合在一起的基片置于研磨台上，研磨各基片的 下表面44使其表面粗糙度达到0. Inm 1 μ m,并且各基片的下表面44垂直于其左侧面41 和右侧面42 ；用去胶溶液去除红外或紫外固化胶，清洗基片。(五)、选用可加工固体材料，研磨并抛光一块楔形块1，作为多个基片依次排列制 作微阶梯反射镜的基底；如图2所示，楔形块1的上表面11为斜面，下表面12为水平面， 左侧面13和右侧面14为垂直面，并且楔形块1的上表面11与右侧面14之间的夹角α = 88. 663° ；楔形块1的上表面11、下表面12和左侧面13的表面粗糙度达到0. Inm 1 μ m ； 清洗楔形块1。(六)、研磨并抛光一片长方体作为基底2，要求基底2的上表面21的表面粗糙度 达到0. Inm 1 μ m ；清洗基底2 ；(七)、研磨并抛光一块长方体作为固定在基底2上的标准块3，要求标准块3的右 侧面31、下表面32的表面粗糙度达到0. Inm 1 μ m,并且要求标准块3的右侧面31垂直 于下表面32;清洗标准块3。(八)、将在步骤(七)中制作完成的标准块3置于基底2的一端，标准块3的下 表面32与基底2的上表面21共面，涂敷红外或紫外固化胶粘接固定标准块3与基底2。(九)、将在步骤(五)中制作完成的楔形块1置于步骤(八)中制作完成的基底 2上，使得楔形块1的左侧面13与标准块3的右侧面31共面；楔形块1的下表面12与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种楔形块上基片有序排列制作微阶梯反射镜的方法，其特征在于包括下述步骤：（一）、选用Ｎ片可加工固体材料作为微阶梯反射镜的基片，并对其进行清洗；（二）、对各基片的左侧面（４１）和右侧面（４２）进行研磨并抛光，使其表面粗糙度达到０．１ｎｍ～１μｍ，左侧面（４１）平行于右侧面（４２），并且各基片的厚度达到设定尺寸；然后对研磨后的各基片进行清洗处理；（三）、将Ｎ片研磨完成的基片依次叠放，使各基片的右侧面（４２）与相邻基片的左侧面（４１）共面接触，叠放后各基片的上表面（４３）共面、下表面（４４）共面；然后用固化胶将叠放后的各基片粘接固定在一起；（四）、将步骤（三）制作完成的基片置于研磨台上，研磨各基片的下表面（４４）使其表面粗糙度达到０．１ｎｍ～１μｍ，并且各基片的下表面（４４）垂直于其左侧面（４１）和右侧面（４２）；然后用去胶溶液去除固化胶，清洗各基片；（五）、选用可加工固体材料，将其研磨并抛光成楔形块（１）；所述楔形块（１）的下表面（１２）为水平面，上表面（１１）为斜面，左侧面（１３）和右侧面（１４）为垂直面，并且楔形块（１）的上表面（１１）与右侧面（１４）之间的夹角α小于９０°；楔形块（１）的上表面（１１）和下表面（１２）的表面粗糙度达到０．１ｎｍ～１μｍ；清洗楔形块（１）；（六）、研磨并抛光一片长方体作为基底（２），基底（２）的上表面（２１）的表面粗糙度达到０．１ｎｍ～１μｍ；清洗基底（２）；（七）、研磨并抛光一块长方体作为固定在基底（２）上的标准块（３）；标准块（３）的右侧面（３１）垂直于下表面（３２），并且右侧面（３１）和下表面（３２）的表面粗糙度达到０．１ｎｍ～１μｍ；清洗标准块（３）；（八）、将标准块（３）置于基底（２）的一端，标准块（３）的下表面（３２）与基底（２）的上表面（２１）共面；然后将标准块（３）与基底（２）粘接固定；（九）、将楔形块（１）置于基底（２）上，使楔形块（１）的左侧面（１３）与标准块（３）的右侧面（３１）共面，楔形块（１）的下表面（１２）与基底（２）的上表面（２１）共面；然后将楔形块（１）与基底（２）粘接固定；（十）、将各基片（４）依次放置于楔形块（１）上，并且使得第一片基片的左侧面（４１）与标准块（３）的右侧面（３１）共面，各基片（４）的右侧面（４２）与相邻基片（４）的左侧面（４１）共面，各基片（４）下表面（４４）的棱边完全接触在楔形块（１）上；然后将各基片粘接固定，基片下表面构成...

【技术特征摘要】
1. 一种楔形块上基片有序排列制作微阶梯反射镜的方法，其特征在于包括下述步骤(一)、选用N片可加工固体材料作为微阶梯反射镜的基片，并对其进行清洗；(二)、对各基片的左侧面和右侧面0 进行研磨并抛光，使其表面粗糙度达到 0. Inm ιμπι，左侧面平行于右侧面(42)，并且各基片的厚度达到设定尺寸；然后对 研磨后的各基片进行清洗处理；(三)、将N片研磨完成的基片依次叠放，使各基片的右侧面02)与相邻基片的左侧面(41)共面接触，叠放后各基片的上表面共面、下表面G4)共面；然后用固化胶将叠放 后的各基片粘接固定在一起；(四)、将步骤(三)制作完成的基片置于研磨台上，研磨各基片的下表面G4)使其 表面粗糙度达到0. Inm Ιμπι，并且各基片的下表面04)垂直于其左侧面和右侧面(42)；然后用去胶溶液去除固化胶，清洗各基片；(五)、选用可加工固体材料，将其研磨并抛光成楔形块(1)；所述楔形块(1)的下表面 (12)为水平面，上表面(11)为斜面，左侧面(1 和右侧面(14)为垂直面，并且楔形块(1) 的上表面(11)与右侧面(14)之间的夹角α小于90° ；楔形块(1)的上表面(11)和下表 面(12)的表面粗糙度达到0...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁中翥，梁静秋，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：82[]