[發明專利]一種微陣列光學元件模具的制作方法和應用

在審

• 申請號: 201810404564.X
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN110412666A
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 吳礪;包凌東;黃宏
• 申請（專利權）人: 福州高意光學有限公司
• 主分類號: G02B3/00
• 分類號: G02B3/00
• 代理公司: 福州君誠知識產權代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

本發明涉及光學技術領域，尤其是涉及一種微陣列光學元件模具的制作方法，其包括以下步驟：1）用飛秒激光刻出與微陣列光學元件形狀相適配的光學模具；2）采用表面熔化或者拋光方法，將光學模具的表面制作成光學級的光學表面，得到微陣列光學元件模具；所述表面熔化方法為：采用連續激光聚焦光學模具的表面以迅速熔化其表面，產生自然張力使得光學模具具有光學表面；所述拋光方法為：采用軟拋光墊拋光、微球拋光、磁流變拋光和微凸針頭拋光中的一種以上制作光學模具的光學表面。一種微陣列光學元件模具的應用，利用微陣列光學元件模具對光學材料進行壓制加工，制得微陣列光學元件。

技術領域

本發明涉及光學技術領域，尤其是涉及一種微陣列光學元件模具的制作方法和應用。

背景技術

目前，微透鏡陣列一般采用離子交換法、光敏玻璃熱成型法、光刻膠熱熔法等方法制作而成。這些方法各有各的優缺點，比如離子交換法參數難控制，光敏玻璃熱成型法曲率半徑較難控制，光刻膠熱熔法適用的透鏡材料有限等，而且這些方法都存在加工周期長、難以大規模生產等缺陷。目前還沒人提出飛秒激光制作微透鏡陣列模具的概念，使用飛秒激光制作微陣列模具可以縮短微陣列光學元件加工周期，大規模生產成為一種可能。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種設計合理，結構簡單，制作簡易，成本低廉的微陣列光學元件模具的制作方法和應用。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種微陣列光學元件模具的制作方法，其包括以下步驟：

1）用飛秒激光刻出與微陣列光學元件形狀相適配的光學模具；

2）采用表面熔化或者拋光方法，將光學模具的表面制作成光學級的光學表面，得到微陣列光學元件模具；

所述表面熔化方法為：采用連續激光聚焦光學模具的表面以迅速熔化其表面，產生自然張力使得光學模具具有光學表面；

所述拋光方法為：采用軟拋光墊拋光、微球拋光、磁流變拋光和微凸針頭拋光中的一種以上制作光學模具的光學表面。

作為優選，所述光學模具由玻璃或金屬成型。

一種微陣列光學元件模具的應用，利用微陣列光學元件模具對光學材料進行壓制加工，制得微陣列光學元件。

作為優選，所述微陣列光學元件為微透鏡陣列或者微V槽。

作為優選，所述微陣列光學元件為微透鏡陣列時，步驟1）中的光學模具具有多個半徑R為10-100μm的凸球面或凹球面。

作為優選，步驟2）中所述表面熔化方法為：采用連續激光聚焦光學模具的微凹或者微凸球面以迅速熔化其表面，產生自然張力使得光學模具具有光學表面。

作為優選，所述微陣列光學元件為微V槽時，步驟1）中的光學模具具有多個V型槽。

作為優選，步驟2）中所述表面熔化方法為：采用連續激光聚焦光學模具的V型槽面以迅速熔化其表面，產生自然張力使得光學模具具有光學表面。

本發明采用以上技術方案，利用飛秒激光器在硬脆材料上可實現高效去除（0.01-1μm/脈沖）加工，使其能夠加工制作10μm-100μm量級的微透鏡模具，使用飛秒激光制作微透鏡模具可以縮短微透鏡陣列加工周期，可以大大減少成本，有利于實現大規模生產。本發明設計合理，結構簡單，制作簡易，成本低廉。本發明制作微V槽的原理及思路與制作微透鏡陣列相同。

飛秒激光器刻模，雖然刻出球面或非透面微透鏡形狀是沒有任何問題，但是過去之所以無人刻模成功，一個最嚴重問題是雕刻表面不是光學表面，本專利上述方法能夠使得諸如微透鏡陣列模具和微V槽模具等微陣列光學元件的表面達到光學級別表面。

附圖說明