本发明专利技术公开了一种以时间基准为参照的精密光栅制造方法，该方法提出了一种在纳米制造中以时间映射长度作为加工控制量基准的方法，利用高能束（电子束、离子束、激光束等）作为加工能量源，实现纳米级/亚纳米级精度精密光栅制造。该方法回避了传统的以长度作为加工控制量基准，针对纳米制造过程中纳米级精度材料去除，比传统长度计量精度将提高2个数量级。该方法将时间度量长度的方法应用于精密光栅制造中，可实现纳米/亚纳米级精度精密光栅的加工精度要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微纳制造
，特别涉及一种以时间基准为参照的精密光栅高精度制造方法。该方法主要用于精密光栅的制造，包括圆光栅、长光栅、面光栅等。
技术介绍
精密光栅是当今精密加工装备、精密测量、光学调制等的关键部件之一，广泛应用于能源、精密制造、航天探测、超精密光学工程等领域。目前，精密光栅的周期一般为500ηπΓ 0 μ m，槽型结构根据不同应用场合主要为矩形、正弦形、锯齿形、梯形等。随着超精密制造及超精密光学工程的进一步发展，对精密光栅制造的精度要求越来越高，光栅周期可延伸至10nm，光栅结构的表面光洁度要求可达亚纳米级，这对现有的光栅制造方法提出了严重挑战。目前，精密光栅制造方法主要有机械刻划加工、激光干涉加工技术、光学光刻加工等方法。上述制造技术中光栅纳米结构的成形都是基于长度为基准进行度量，并以此来控制加工过程中的各个参数，如加工时长、能量密度、加工速度等。这与传统的宏观机械加工在理念上是一致的。以长度为基准的微纳加工手段，难以实现纳米级、亚纳米级精度的制造。1983年10月在巴黎召开的第十七届国际计量大会上通过了长度标准单位-米的新定义“米是1/299792458秒的时间间隔内光在真空中行程的长度。”实际上，米是被定义为光在以钼原子钟测量的O. 000000003335640952秒内走过的距离。米的定义意味着计量意义上长度单位(米)是可以从时间单位(秒)导出，实现更高的精度等级。现行时间单位(秒)的计量精度等级已经达到10_17，而长度单位(米)的计量精度等级比其低两个数量级为10_15。综上所述，以长度为加工的计量基准相较以时间为加工的计量基准将相差两个精度数量级，尤其在纳米制造中这将显现明显的劣势，并将限制纳米制造的加工精度等级的提高。本专利技术拟提供一种以时间作为加工基准，实现纳米级精度的精密光栅加工方法。
技术实现思路
针对上述现有精密光栅加工技术存在的缺陷和不足，本专利技术的目的在于，提出一种以时间基准为参照的精密光栅高精度制造方法。该方法以时间为加工基准，将光栅制造过程的加工控制量时间化，避免了传统的以长度为加工基准，从而从度量基准上提高了精密光栅制造的加工精度。为实现上述目的，本专利技术采取如下技术解决方案，包括如下步骤I)清洗待加工工件；2)时间映射长度的转换根据待加工工件的结构参数、工件的材料，对工件进行加工的高能束的脉宽、能量密度以及工件的进给速度，进行以时间为基准映射长度基准的转换，得到以时间为基准的纳米加工控制量沟槽处连续加工脉冲数N1和高能束循环加工次数N2;3)根据脉冲数N1控制时钟开关的打开、根据高能束循环加工次数N2达到所需纳米结构的槽深，进行精密光栅的制造。优选地，所述步骤2)中沟槽处连续加工脉冲数N1和高能束循环加工次数N2的计 算方法如下首先，计算单个沟槽处脉冲连续加工时间权利要求1.，其特征在于，包括如下步骤 1)清洗待加工工件； 2)时间映射长度的转换根据待加工工件的结构参数、工件的材料，对工件进行加工的高能束的脉宽、能量密度以及工件的进给速度，进行以时间为基准映射长度基准的转换，得到以时间为基准的纳米加工控制量沟槽处连续加工脉冲数N1和高能束循环加工次数N2; 3)根据脉冲数N1控制时钟开关的打开、根据高能束循环加工次数N2达到所需纳米结构的槽深，进行精密光栅的制造。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述步骤2)中沟槽处连续加工脉冲数N1和高能束循环加工次数N2的计算方法如下 首先，计算单个沟槽处脉冲连续加工时间3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于通过调节高能束的脉宽AT、高能束束斑的工作能量密度和工件的进给速度V，调节光栅的加工精度。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于对于纳米尺度为IOnnTlOOnm的周期的光栅加工，所述高能束为电子束或离子束。5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于对于亚微米至微米尺度为100ηπΓ20 μ m周期的光栅加工，所述高能束为离子束或激光。全文摘要本专利技术公开了一种，该方法提出了一种在纳米制造中以时间映射长度作为加工控制量基准的方法，利用高能束(电子束、离子束、激光束等)作为加工能量源，实现纳米级/亚纳米级精度精密光栅制造。该方法回避了传统的以长度作为加工控制量基准，针对纳米制造过程中纳米级精度材料去除，比传统长度计量精度将提高2个数量级。该方法将时间度量长度的方法应用于精密光栅制造中，可实现纳米/亚纳米级精度精密光栅的加工精度要求。文档编号G02B5/18GK102866444SQ201210371250公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月28日 优先权日2012年9月28日专利技术者刘红忠, 蒋维涛, 杨俊 , 丁玉成, 卢秉恒 申请人:西安交通大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
以时间基准为参照的精密光栅制造方法，其特征在于，包括如下步骤：1)清洗待加工工件；2)时间映射长度的转换：根据待加工工件的结构参数、工件的材料，对工件进行加工的高能束的脉宽、能量密度以及工件的进给速度，进行以时间为基准映射长度基准的转换，得到以时间为基准的纳米加工控制量：沟槽处连续加工脉冲数N1和高能束循环加工次数N2；3)根据脉冲数N1控制时钟开关的打开、根据高能束循环加工次数N2达到所需纳米结构的槽深，进行精密光栅的制造。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘红忠，蒋维涛，杨俊，丁玉成，卢秉恒，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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