基于數(shù)字掩模光快速成形技術(shù)的微光學元件制作工藝研究.pdf

1、隨著光電子技術(shù)的迅速發(fā)展，以及光、機、電一體化的發(fā)展趨勢，對光學系統(tǒng)及其元器件提出了微型化、陣列化與集成化的應(yīng)用要求。微光學元件具有體積小、重量輕、造價低以及可以實現(xiàn)普通光學元件難以實現(xiàn)的微小、陣列、集成、波面轉(zhuǎn)換等功能，成為制造微光電子系統(tǒng)的關(guān)鍵元件。目前，微光學的制作技術(shù)主要有基于光刻的有掩模和無掩模制作技術(shù)，基本的制作工藝來源于大規(guī)模集成電路中的微電子平面加工技術(shù)，對于制作表面三維浮雕復(fù)雜結(jié)構(gòu)的微光學器件存在自身的局限。而先進制造

2、技術(shù)中的光快速成形技術(shù)用于微細加工，可以較好地實現(xiàn)三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)的器件制作。
　　本文研究一種基于光快速成形技術(shù)的一種新的微光學元件制作工藝——數(shù)字掩模光快速成形工藝，該工藝利用DMD輸出數(shù)字掩模圖形，通過投影成像系統(tǒng)對光敏樹脂逐層曝光、固化、疊加，制作成形微光學元件?？朔藗鹘y(tǒng)制作工藝難于適應(yīng)微光學元件三維浮雕輪廓面型結(jié)構(gòu)制作要求和集成制作應(yīng)用的缺陷。主要研究工作如下：
　　首先，設(shè)計完善了一套微光學元件制作系統(tǒng)，對實驗系統(tǒng)

3、的硬件進行了改進、設(shè)計和相應(yīng)的性能分析，主要包括：光源光路的改進及設(shè)計、DMD入射光路的改進及設(shè)計、掩模板的設(shè)計與實現(xiàn)、步進電機微進給裝置的控制、以及成形裝置中的樹脂槽、載物臺、防粘光窗設(shè)計制作等。
　　其次，根據(jù)所研究的制作工藝制定了相應(yīng)的工藝流程，對制作環(huán)境、涂層工藝、以及光敏樹脂進行了選取，并對系統(tǒng)的關(guān)鍵工藝進行了實驗研究，包括對系統(tǒng)固化光路進行了調(diào)節(jié)及光斑的質(zhì)量測試，并對特定的光敏樹脂曝光量閾值和透射深度等特性參數(shù)進行了測