[發明專利]一種制備薄膜光柵的裝置及方法

有效

• 申請號: 202110941988.1
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113640907B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 齊躍峰;王玉琳;鄭宸;郭星辰;魏林特;夏超然
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 周勝欣

1.一種制備薄膜光柵的裝置，其特征在于：包括夾持薄膜(4)兩端的夾持機構，所述夾持機構之間固定設置兩根限位柱(3)，且限位柱(3)與薄膜(4)的一側相切，所述薄膜(4)的另一側、垂直于薄膜(4)的方向上設置應力施加機構，所述夾持機構、限位柱(3)和應力施加機構均設置于作業平臺(8)上；所述應力施加機構包括與薄膜(4)相對應的應力施加件(5)，所述應力施加件(5)通過連桿(6)固定設置于位移平臺(7)上，所述位移平臺(7)設置于作業平臺(8)上，且位移平臺(7)的高度和在作業平臺(8)上的位置可調；所述應力施加件(5)為由不同半徑、相同高度的圓柱體組成的共軸線階梯狀結構，所述階梯數量大于薄膜(4)的數量，每個薄膜(4)對應一個階梯，且各階梯的中心與對應薄膜(4)的中心高度保持一致；所述應力施加件(5)頂端階梯的半徑與限位柱(3)的半徑相等，其余階梯的半徑由公式確定：

其中R表示應力施加件(5)的某一階梯半徑，r表示限位柱(3)的半徑，R_max表示階梯最大半徑，l表示兩個限位柱(3)之間薄膜(4)施加應力之前的長度，ε表示薄膜(4)需要發生的應變。

2.根據權利要求1所述的一種制備薄膜光柵的裝置，其特征在于：所述夾持機構包括夾持薄膜(4)兩端的薄膜夾具(1)，所述薄膜夾具(1)通過L形支架(2)固定設置于位移平臺(7)上，所述位移平臺(7)設置于作業平臺(8)上，且位移平臺(7)的高度和在作業平臺(8)上的位置可調。

3.一種利用權利要求1-2任一項所述的制備薄膜光柵的裝置制備薄膜光柵的方法，其特征在于包括以下步驟：

1)、將預聚物和固化劑按照比例混合，攪拌均勻；

2)、將步驟1)混合好的液體在襯底上均勻涂抹一層，放在真空加熱箱中固化，制備得到薄膜(4)；

3)、將步驟2)制備好的薄膜(4)放在薄膜夾具(1)中夾持固定，根據薄膜光柵周期、振幅和薄膜(4)應變的關系式確定薄膜(4)需要的應變：

其中，ε表示薄膜(4)需要發生的應變，p表示光柵周期，h_f表示薄膜(4)的厚度，E表示楊氏模量，v表示泊松比，下標f和s分別表示薄膜(4)剛性層和基底層，A表示光柵振幅；

4)、使用應力施加件(5)對薄膜(4)施加應力，然后采用等離子技術處理，使薄膜(4)表面形成一層剛性層，等待剛性層穩定后，緩慢釋放應力，使薄膜(4)恢復到施加應力前的平整狀態，在薄膜(4)上形成一種光柵狀褶皺，制備得到薄膜光柵。