專利名稱：一種超精密光學(xué)元件的微孔拋光方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及拋光技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超精密光學(xué)元件的微孔拋光方法，可用于各種超光滑光學(xué)元件的通孔、盲孔、臺(tái)階面的較高精度拋光。
背景技術(shù)：
目前，玻璃微孔拋光常采用干法/濕法腐蝕法。干法腐蝕常采用DRIE法，其加工過(guò)程復(fù)雜，花費(fèi)昂貴，而且加工效率低。相對(duì)而言，濕法腐蝕簡(jiǎn)單、有效，但傳統(tǒng)的濕法刻蝕拋光法效率低，保護(hù)工序復(fù)雜、刻蝕工藝粗糙、表面粗糙度較差，且在此方面的突破性研究報(bào)道甚少。此濕法刻蝕拋光微孔省去了傳統(tǒng)濕法刻蝕拋光制作掩膜層和光刻膠的時(shí)間和設(shè)備，而且提高了刻蝕拋光的速率和拋光表面的質(zhì)量，對(duì)濕法刻蝕拋光、微孔拋光工藝有一定的指導(dǎo)意義。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種超精密光學(xué)元件的微孔拋光方法，該方法既能有效地縮短拋光時(shí)間，提高拋光效率，降低生產(chǎn)成本，又能提高微孔的表面質(zhì)量。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種超精密光學(xué)元件的微孔拋光方法，包括以下步驟
1)按拋光液配方稱取原料，混合，攪拌均勻，冷卻，陳化，配制成拋光液；
2)將預(yù)拋光的光學(xué)元件用摻有丙酮的有機(jī)溶劑清洗干凈并干燥；
3)將清洗好的光學(xué)元件不需刻蝕拋光的地方屏蔽起來(lái)；
4)將步驟1)中配制好的拋光液置于25-50°C的恒溫水浴鍋中，將光學(xué)元件浸入拋光液中浸泡，攪拌溶液，20-30min后取出光學(xué)元件，先用3% _7%的氫氧化鈉溶液漂洗，然后用清水沖洗，最后干燥，即完成超精密光學(xué)元件的微孔拋光。
步驟1)中所述拋光液配方的體積配比為氫氟酸350-400ml、濃硫酸300_350ml、甘油或用乙二醇50-100ml。
步驟1)中所述拋光液配方的體積配比為氫氟酸350-400ml、濃硫酸300_350ml以及甘油或用乙二醇50-100ml。
步驟1)所述配成拋光液，①將氫氟酸緩慢加入到濃硫酸中，邊混合邊攪拌，直至混合溶液冷卻至室溫，陳化過(guò)夜；
②向步驟①中的混合溶液中緩慢加入甘油，并充分?jǐn)嚢瑁敝粱旌先芤豪鋮s至室溫，陳化4h，備用。
步驟2)中所述摻有丙酮的有機(jī)溶劑為酒精與丙酮按照任意比例混合的溶劑。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明方法采用化學(xué)刻蝕拋光法對(duì)超精密光學(xué)元件的微孔進(jìn)行拋光，微孔內(nèi)的表面粗糙度值Ra由傳統(tǒng)微孔拋光方法的763. Snm降低至200nm以下，且拋光效率也得到大幅度的提高。此方法簡(jiǎn)單、實(shí)用，既省去了制作掩膜層和光刻膠的時(shí)間和設(shè)備，降低了成本，還保證了微孔拋光的質(zhì)量。綜上所述，本發(fā)明方法突破了傳統(tǒng)的化學(xué)拋光工藝配方，在同等條件下，不僅提高了刻蝕拋光效率和表面質(zhì)量，而且降低了刻蝕拋光成本。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
實(shí)施例1
1)將350mL氫氟酸緩慢加入到300ml濃硫酸中，邊混合邊攪拌，直至混合溶液冷卻至室溫，陳化過(guò)夜；
2)向步驟1)中的混合溶液中緩慢加入50ml甘油，并充分?jǐn)嚢瑁敝粱旌先芤豪鋮s至室溫，陳化4h，備用；
3)將預(yù)拋光的光學(xué)元件用酒精、丙酮混合溶劑超聲清洗lOmin，利用壓縮空氣吹干；
4)將步驟3)中清洗好的光學(xué)元件不需刻蝕拋光的地方屏蔽起來(lái)；
5)將步驟2、中配制好的拋光液置于25°C恒溫水浴鍋中，將步驟4)保護(hù)好的光學(xué)元件浸入拋光液中，利用磁力攪拌使溶液緩慢流動(dòng)，25min后取出光學(xué)元件，先用3 %的氫氧化鈉溶液漂洗，然后用清水沖洗，最后干燥。
拋光效果如下
通過(guò)Taylor Hobson接觸式輪廓儀對(duì)采用不同微孔拋光技術(shù)拋光的光學(xué)元件的微孔進(jìn)行表面粗糙度檢測(cè)，采用本實(shí)例拋光的光學(xué)元件微孔表面粗糙度Ra = 159. 4nm，傳統(tǒng)微孔拋光方法所拋光的光學(xué)元件微孔表面粗糙度Ra = 763. 8nm。
實(shí)施例2
1)將380mL氫氟酸緩慢加入到330m 1濃硫酸中，邊混合邊攪拌，直至混合溶液冷卻至室溫，陳化過(guò)夜；
2)向步驟1)中的混合溶液中緩慢加入65m 1乙二醇，并充分?jǐn)嚢?，直至混合溶液冷卻至室溫，陳化4h，備用；
3)將預(yù)拋光的光學(xué)元件用酒精、丙酮混合溶劑超聲清洗lOmin，利用壓縮空氣吹干；
4)將步驟3中清洗好的光學(xué)元件不需刻蝕拋光的地方屏蔽起來(lái)；
5)將步驟幻中配制好的拋光液置于50°C恒溫水浴鍋中，將步驟4)保護(hù)好的光學(xué)元件浸入拋光液中，利用磁力攪拌使溶液緩慢流動(dòng)，25min后取出光學(xué)元件，先用5 %的氫氧化鈉溶液漂洗，然后用清水沖洗，最后干燥。
拋光效果如下
通過(guò)Taylor Hobson接觸式輪廓儀對(duì)采用不同微孔拋光技術(shù)拋光的光學(xué)元件的微孔進(jìn)行表面粗糙度檢測(cè)，采用本實(shí)例拋光的光學(xué)元件微孔表面粗糙度Ra = 178. 5nm，傳統(tǒng)微孔拋光方法所拋光的光學(xué)元件微孔表面粗糙度Ra = 763. 8nm。
實(shí)施例3
1)將400mL氫氟酸緩慢加入到350m 1濃硫酸中，邊混合邊攪拌，直至混合溶液冷卻至室溫，陳化過(guò)夜；
2)向步驟1)中的混合溶液中緩慢加入IOOml甘油，并充分?jǐn)嚢?，直至混合溶液冷卻至室溫，陳化4h，備用；
3)將預(yù)拋光的光學(xué)元件用酒精、丙酮混合溶劑超聲清洗lOmin，利用壓縮空氣吹干；
4)將步驟3)中清洗好的光學(xué)元件不需刻蝕拋光的地方屏蔽起來(lái)；
5)將步驟幻中配制好的拋光液置于40°C恒溫水浴鍋中，將步驟4)保護(hù)好的光學(xué)元件浸入拋光液中，利用磁力攪拌使溶液緩慢流動(dòng)，20min后取出光學(xué)元件，先用7 %的氫氧化鈉溶液漂洗，然后用清水沖洗，最后干燥。
拋光效果如下
通過(guò)Taylor Hobson接觸式輪廓儀對(duì)采用不同微孔拋光技術(shù)拋光的光學(xué)元件的微孔進(jìn)行表面粗糙度檢測(cè)，采用本實(shí)例拋光的光學(xué)元件微孔表面粗糙度Ra = 132. 6nm，傳統(tǒng)微孔拋光方法所拋光的光學(xué)元件微孔表面粗糙度Ra = 763. 8nm。
權(quán)利要求
1.一種超精密光學(xué)元件的微孔拋光方法，其特征在于，包括以下步驟1)按配方稱取原料，混合，攪拌均勻，冷卻，陳化，配成拋光液；2)將預(yù)拋光的光學(xué)元件用摻有丙酮的有機(jī)溶劑清洗IOmin并干燥；3)將清洗好的光學(xué)元件不需刻蝕拋光的地方屏蔽起來(lái)；4)將步驟1)中配制好的拋光液置于25-50°C恒溫水浴鍋中，將光學(xué)元件浸入拋光液中浸泡，攪拌溶液，20-30min后取出光學(xué)元件，先用3% _7%的氫氧化鈉溶液漂洗，然后用清水沖洗，最后干燥，即完成超精密光學(xué)元件的微孔拋光。
2.如權(quán)利要求1所述一種超精密光學(xué)元件的微孔拋光方法，其特征在于步驟1)中所述拋光液配方的體積配比為氫氟酸350-400ml、濃硫酸300_350ml以及甘油或用乙二醇 50-100ml。
3.如權(quán)利要求1或2所述一種超精密光學(xué)元件的微孔拋光方法，其特征在于步驟1) 所述配成拋光液，①將氫氟酸緩慢加入到濃硫酸中，邊混合邊攪拌，直至混合溶液冷卻至室溫，陳化過(guò)夜；②向步驟①中的混合溶液中緩慢加入甘油，并充分?jǐn)嚢瑁敝粱旌先芤豪鋮s至室溫，陳化4h，備用。
4.如權(quán)利要求1所述一種超精密光學(xué)元件的微孔拋光方法，其特征在于步驟幻中所述摻有丙酮的有機(jī)溶劑為酒精與丙酮按照任意比例混合的溶劑。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種超精密光學(xué)元件的微孔拋光方法，包括1)按拋光液配方(該配方原料的體積配比是氫氟酸350-400ml、濃硫酸300-350ml、甘油或用乙二醇50-100ml)，混合、攪拌均勻、冷卻、陳化、配成拋光液；2)將預(yù)拋光的光學(xué)元件用摻有丙酮的有機(jī)溶劑清洗干凈并干燥；3)將清洗好的光學(xué)元件不需刻蝕拋光的地方屏蔽起來(lái)；4)將配制好的拋光液置于25-50℃的恒溫水浴鍋中，將光學(xué)元件浸入拋光液中浸泡，攪拌溶液，20-30min后取出光學(xué)元件，先用3％-7％的氫氧化鈉溶液漂洗3-5min，然后用純水沖洗，最后干燥。本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單，易操作，而且沒(méi)有鉆蝕現(xiàn)象，既降低了生產(chǎn)成本，縮短了生產(chǎn)周期，又提高了超精密光學(xué)元件微孔的表面質(zhì)量。
文檔編號(hào)C09G1/18GK102513916SQ20111042952
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者張艷, 郭云飛, 馬瑾 申請(qǐng)人:西安北方捷瑞光電科技有限公司