專利名稱：一種非球面光柵復制的新方法
技術領域：
本發(fā)明屬于光譜技術領域中涉及的一種非球面光柵復制的新方法。二、 背景技術凹面光柵具有自聚焦特性，在成像時不需要準直光學系統(tǒng)和聚焦 光學系統(tǒng)即能形成譜線。非球面光柵用于光譜儀系統(tǒng)中具有較凹面光 柵更為優(yōu)越的特性，可以利用非球面光柵的光柵面形調(diào)整光譜儀系統(tǒng) 的像差。使用非球面光柵可以減小光學系統(tǒng)的像差，縮小光譜儀器的尺 寸，減少組成的零部件數(shù)量，提高光譜儀器的成像質(zhì)量、分辨本領和 測試精度。因此，非球面光柵成為發(fā)展光譜技術不可缺少的光學元件。母版非球面光柵的制作具有加工工藝復雜、制作周期長、生產(chǎn)效 率低、加工成本高和可重復性差等缺點。采用環(huán)氧樹脂膠復制技術生 產(chǎn)非球面光柵可以縮小制作周期、提高生產(chǎn)效率、降低成本。因為母 版的面形是非球面的，所以對于復制基底的面形要求非常嚴格，如果 復制基底采用非球面面形會增加復制光柵的成本，采用球面復制基底 時對于基底的曲率半徑要求非常嚴格?；浊拾霃竭^大，會導致母 板非球面光柵與復制基底之間中心部分的環(huán)氧樹脂膠過厚，分離后由于溫度的影響容易造成碎裂；基底曲率半徑過小，會導致母板非球面 光柵與復制基底之間中心部分接觸，邊緣的環(huán)氧樹脂膠過厚，同樣會 由于溫度的影響造成碎裂，而且邊緣環(huán)氧樹脂膠容易流出。所以選擇
具有合適曲率半徑的復制基底是非常重要的。 三、發(fā)明內(nèi)容為了克服上述已有技術存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提出一種 新的、低成本的、易于實現(xiàn)的非球面光柵復制的新方法。本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種非球面光柵復制的新方 法。解決技術問題的技術方案為第一步、母版非球面光柵的選擇； 任何一次的復制都要選擇光柵技術參數(shù)滿足設計、使用要求的母版非 球面光柵，因為用來復制的母版非球面光柵是決定復制后的非球面光 柵的性能和質(zhì)量的基本依據(jù)；母版非球面光柵的表面質(zhì)量要好，表面 的任何疵病都會在復制后的非球面光柵上體現(xiàn)出來；第二步、復制基 底的選擇，包括一次復制基底和二次復制基底的選擇；母版非球面光 柵是凹面的， 一次復制基底應該選擇凸球面，并且一次復制基底的凸 球面與母版非球面光柵的凹凸面相對匹配時，兩個面形四周接觸，中 間部分是分離的，這樣可使光柵與基底之間的環(huán)氧樹脂膠能留存??； 根據(jù)非球面方程式/+z2=2/ x-(1-e卞2，求解出凹凸相匹配的球面 曲率半徑。式中，^表示頂點曲率半徑，^表示二次常數(shù)；根據(jù)母版 非球面光柵基底與一次復制基底相互接觸后的峰-谷值為最小的原 則，通過非球面方程式數(shù)值算例精確求解出與母版非球面凹面光柵的 最接近比較球面的凸球面半徑，這也就是一次復制基底的半徑；選擇 二次復制基底時，將母版非球面光柵看成凸面，二次復制基底應該選 擇凹面的，并且在母版凸非球面光柵的面形與二次復制基底凹球面相 對匹配時，兩個面是四周接觸，中間部分是分離的，這樣有利于兩鏡 面中間的環(huán)氧樹脂膠不向外流，根據(jù)母版非球面光柵基底與二次復制基底相互接觸后的峰-谷值為最小的原則，通過非球面方程式數(shù)值算 例精確求解出母版非球面光柵的最接近比較球面的凹球面半徑，這也就是二次復制基底的半徑;第三步、 一次復制版的制作，如圖1所示， 首先將母版非球面光柵1放入真空鍍膜機中分別鍍分離油膜2和鋁膜 3，取出后將環(huán)氧樹脂膠涂在母版非球面光柵l的鋁膜3上，形成環(huán) 氧樹脂膠層4，接著將一次復制基底5與帶有分離油膜2、鋁膜3和 環(huán)氧樹脂膠4的母版非球面光柵1粘結，然后放入干燥箱中固化，最 后分離和清潔處理，即可得到面形為凸球面的一次復制版6;第四步、 二次復制版的制作，如圖2所示，將一次復制版6放入真空鍍膜機中 分別鍍分離油膜7、鋁膜8，取出后將環(huán)氧樹脂膠9涂在一次復制版 6的鋁膜8上，接著將二次復制基底10與帶有分離油膜7、鋁膜8和 環(huán)氧樹脂膠9的一次復制版6粘結，然后放入烘箱中固化，最后分離 和清潔處理，即可得到二次復制版11，該版是與母版非球面光柵1 面形相同的復制出的非球面光柵。本發(fā)明的工作原理說明運用非球面光柵基底與復制基底的峰-谷值應為最小的原則選擇合適的復制基底，采取真空蒸鍍分離油膜和 鋁膜、使用環(huán)氧樹脂膠粘結的方法，將不容易制作的非球面光柵用復 制的方法制作出來。步驟一，選擇母版非球面光柵。步驟二，選擇一 次復制基底。步驟三， 一次復制版的制作。步驟四，選擇二次復制基 底。步驟五，二次復制版的制作，該版是與母版非球面光柵1面形相 同的復制出的非球面光柵。本發(fā)明的積極效果是本發(fā)明的非球面光柵復制的新方法是新穎 的、低成本的、易于實現(xiàn)的，大大地節(jié)約了成本、縮短了制作周期，
利用本發(fā)明方法可以制作出成本較低的各類非球面光柵，這種方法可 以用于批量生產(chǎn)非球面光柵。四

圖1是本發(fā)明中一次復制版的制作過程示意圖。圖2是本發(fā)明中 二次復制版的制作過程示意圖。五具體實施方式
本發(fā)明按圖1和圖2所示的技術方案制作步驟實施，具體如下1、 選擇表而沒冇瑕疵、面形質(zhì)量好的母版非球面光柵，我們采用的 是凹面光柵；2、 根據(jù)母版非球面光柵基底與一次復制基底的峰-谷值應為最小的原 則，通過非球面方程式/+ =2^-(1-e卞2 ，數(shù)值算例精確求解出 母版非球面光柵的最接近比較球面的半徑，這也就是一次復制基底的 半徑；3、 將母版非球面光柵放入真空鍍膜機中鍍分離油和鋁膜；4、 使用環(huán)氧樹脂膠將一次復制基底與母版非球面光柵粘結，粘結工 作在6(TC的干燥箱里進行；5、 將粘結在一起的母版非球面光柵與一次復制基底放入干燥箱中固 化，固化溫度為65"左右，固化時間4-5小時；6、 用刀片刮去積存在四周和倒角邊緣處己經(jīng)固化的環(huán)氧樹脂膠，將 固化后的一次復制基底與母版非球面光柵的粘結體分離，然后用吹氣 球進行清潔處理；7、 運用步驟2中的方法計算二次復制基底的半徑；8、 運用步驟3、 4、 5中的方法制作二次復制版。
權利要求
1、一種非球面光柵復制的新方法，其特征在于第一步、母版非球面光柵的選擇；任何一次的復制都要選擇光柵技術參數(shù)滿足設計、使用要求的母版非球面光柵，因為用來復制的母版非球面光柵是決定復制后的非球面光柵的性能和質(zhì)量的基本依據(jù)；母版非球面光柵的表面質(zhì)量要好，表面的任何疵病都會在復制后的非球面光柵上體現(xiàn)出來；第二步、復制基底的選擇，包括一次復制基底和二次復制基底的選擇；母版非球而光柵是凹面的，一次復制基底應該選擇凸球面，并且一次復制基底的凸球面與母版非球面光柵的凹凸面相對匹配時，兩個面形四周接觸，中間部分是分離的，這樣可使光柵與基底之間的環(huán)氧樹脂膠能留存??；根據(jù)非球面方程式y(tǒng)2+z2＝2Rx-(1-e2)x2，求解出凹凸相匹配的球面曲率半徑。式中，R表示頂點曲率半徑，e2表示二次常數(shù)；根據(jù)母版非球面光柵基底與一次復制基底相互接觸后的峰-谷值為最小的原則，通過非球面方程式數(shù)值算例精確求解出與母版非球面凹面光柵的最接近比較球面的凸球面半徑，這也就是一次復制基底的半徑；選擇二次復制基底時，將母版非球面光柵看成凸面，二次復制基底應該選擇凹面的，并且在母版凸非球面光柵的面形與二次復制基底凹球面相對匹配時，兩個面是四周接觸，中間部分是分離的，這樣有利于兩鏡面中間的環(huán)氧樹脂膠不向外流，根據(jù)母版非球面光柵基底與二次復制基底相互接觸后的峰-谷值為最小的原則，通過非球面方程式數(shù)值算例精確求解出母版非球面光柵的最接近比較球面的凹球面半徑，這也就是二次復制基底的半徑；第三步、一次復制版的制作，首先將母版非球面光柵(1)放入真空鍍膜機中分別鍍分離油膜(2)和鋁膜(3)，取出后將環(huán)氧樹脂膠涂在母版非球面光柵(1)的鋁膜(3)上，形成環(huán)氧樹脂膠層(4)，接著將一次復制基底(5)與帶有分離油膜(2)、鋁膜(3)和環(huán)氧樹脂膠(4)的母版非球面光柵(1)粘結，然后放入干燥箱中固化，最后分離和清潔處理，即可得到面形為凸球面的一次復制版(6)；第四步、二次復制版的制作，將一次復制版(6)放入真空鍍膜機中分別鍍分離油膜(7)、鋁膜(8)，取出后將環(huán)氧樹脂膠(9)涂在一次復制版(6)的鋁膜(8)上，接著將二次復制基底(10)與帶有分離油膜(7)、鋁膜(8)和環(huán)氧樹脂膠(9)的一次復制版(6)粘結，然后放入烘箱中固化，最后分離和清潔處理，即可得到二次復制版(11)，該版是與母版非球面光柵(1)面形相同的復制出的非球面光柵。
全文摘要
一種非球面光柵復制的新方法，屬于光譜技術領域中涉及的一種復制非球面光柵的方法。本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種非球面光柵復制的新方法。解決技術問題的技術方案為第一步、母版非球面光柵的選擇；第二步、復制基底的選擇；第三步、一次復制版的制作；第四步、二次復制版的制作。該方法是新穎的、低成本、易于實現(xiàn)，縮短了制作周期，利用該方法可以制作出成本較低的各類非球面光柵，這種方法可以用于批量生產(chǎn)非球面光柵。
文檔編號B29D11/00GK101126825SQ20071005604
公開日2008年2月20日 申請日期2007年9月7日 優(yōu)先權日2007年9月7日
發(fā)明者唐玉國, 巴音賀希格, 李文昊, 齊向東 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所