[發明專利]一種在線可控式光學元件刻蝕裝置

有效

• 申請號: 201410045558.1
• 申請日: 2014-02-08
• 公開（公告）號: CN103755148A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 葉卉;胡陳林;楊煒;楊平;郭隱彪
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: C03C15/00
• 分類號: C03C15/00
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及光學元件刻蝕裝置，尤其是涉及可實現在光學元件刻蝕過程中，實時控制刻蝕液濃度并保證濃度均勻，溫度恒定的一種在線可控式光學元件刻蝕裝置。

背景技術

在現代激光技術的應用發展中，光學元件在其制造過程中形成的亞表層損傷是導致激光損傷的主要根源之一，定量確定光學材料亞表面損傷的深度及其分布對研究其損傷形成機理、優化加工參數有著極其重要的作用（李改靈,吳宇列,王卓.光學材料亞表面損傷深度破壞性測量技術的實驗研究[J].航空精密制造技術,2006,42(6):19～22）。因此，光學元件亞表層的檢測方法已成為光學加工領域的一個新的熱點問題（龐云霞,杭凌俠,陳智利,馬保吉.基于WLI原理K9基片的亞表層損傷檢測[J].應用光學，2007,11(28):773～777）。

目前應用最廣泛的光學元件亞表面損傷檢測方法是化學刻蝕法。最原始的方法是對光學元件進行反復刻蝕，將每次刻蝕后的光學元件放在顯微鏡下觀察，直至亞表面損傷消失不見，刻蝕掉的部分厚度即為亞表面損傷層的深度，該方法費時費力，且精確度不高。現在的化學刻蝕法演變為根據刻蝕過程中質量及厚度去除速率配合光學元件研磨和拋光加工機理，當去除速率保持恒定時直接測量出亞表面損傷厚度，該方法具有較大的研究指導意義。但是該方法要求刻蝕過程中刻蝕液濃度保持均勻恒定，且刻蝕環境溫度恒定，保證數據的可比性和有效性?，F有的實驗設備難以滿足實驗要求，由于光學元件刻蝕液主要成分為氫氟酸，氫氟酸極易揮發且難以保證其水溶液處處濃度均勻，導致刻蝕后光學元件刻蝕表面不均勻且實驗數據誤差嚴重。

發明內容

本發明的目的在于提供可實現在光學元件刻蝕過程中，實時控制刻蝕液濃度并保證濃度均勻，溫度恒定的一種在線可控式光學元件刻蝕裝置。

本發明設有緩沖液存儲容器、刻蝕反應發生裝置、伺服電機、密封蓋、導管、可旋轉多功能夾具、在線濃度計、恒溫箱；不同的緩沖液存儲容器內裝不同的刻蝕溶液，緩沖液存儲容器下端通過導管與密封蓋相連，導管直接通入刻蝕反應發生裝置中，導管中部設有開關，所述開關由計算機直接控制；伺服電機安裝在密封蓋中部，伺服電機與可旋轉多功能夾具中軸相連；在線濃度計設在刻蝕反應發生裝置外部下端，在線濃度計通過導線與計算機相連，刻蝕反應發生裝置整體位于恒溫箱中，由在線濃度計準確控制刻蝕反應發生裝置內刻蝕液的濃度，可旋轉多功能夾具實現光學元件的固定及刻蝕液的攪拌；可旋轉多功能夾具設有豎直中軸、四對橫向分支，四對橫向分支均布在豎直中軸四周，四對橫向分支內設有光學元件定位槽，豎直中軸上設有四條分支槽；每對橫向分支一端伸入分支槽內部，并由可伸縮彈性圈相互固定，每對橫向分支中的一個橫向分支固定于分支槽底部，每對橫向分支中的另一個橫向分支沿分支槽上下移動。

本發明可保證光學元件在刻蝕過程中，刻蝕環境穩定，濃度及溫度均一穩定，使實驗數據具有可比性，實時控制刻蝕液濃度并保證溶液內部處處濃度均勻，本發明結構簡單，便于操作，可有效提高實驗效率及精度。

附圖說明

圖1為本發明實施例的整體結構示意圖。

圖2為本發明實施例的可旋轉多功能夾具結構示意圖。

具體實施方式

如圖1和2所示，本發明實施例由若干個緩沖液存儲容器1、開關2、刻蝕反應發生裝置3、伺服電機4、密封蓋5、導管6、可旋轉多功能夾具7、在線濃度計9、恒溫箱10等組成。不同的緩沖液存儲容器1內裝不同的刻蝕溶液，緩沖液存儲容器1下端通過導管6與密封蓋5相連，導管6直接通入刻蝕反應發生裝置3中，導管6中部設置開關2，開關2由計算機12直接控制，進而控制刻蝕反應發生裝置3中緩沖液的添加；密封蓋5中部安裝伺服電機4，伺服電機4與可旋轉多功能夾具7的中軸7-1相連?？涛g反應發生裝置3外部下端安置在線濃度計9，在線濃度計9通過導線11與計算機12相連，刻蝕反應發生裝置3整體位于恒溫箱10中。

對于不同的光學元件，應配制不同的刻蝕液，其中產生刻蝕作用的通常為一定濃度氫氟酸，還需要加入一定的緩沖劑以便反應順利進行。例如，對K9玻璃，常用5mL20%氫氟酸+30mL60%硝酸+3mL99%醋酸作為刻蝕液，其中硝酸和醋酸為緩沖劑。對于JGS1及JGS2等光學元件，常用20mL10%氫氟酸+20mL40%鹽酸+3mL99%醋酸作為刻蝕液。其中，氫氟酸極易揮發，實驗過程中濃度逐漸下降，直接影響了實驗的精確性和數據的可比性。