CN103158252A - 一种光波导的热压印装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光波导的热压印装置，特点是：热压印腔体的顶部设有盖板，热压印腔体固设在样品台的上方，热压印腔体内设有工作腔，工作腔内设置有能够耐高温的膜层，膜层将工作腔分隔成压力腔和真空腔，压力腔位于真空腔的上方，压力腔通过气体管道与气动增压装置相连，样品台的台面上放置有模具，模具位于真空腔内，样品台的下方设置有带有温控系统的加热装置，样品台与加热装置之间具有间隙，样品台内设置有热缓冲腔，真空腔与热缓冲腔相连通，热缓冲腔的一侧与冷却装置相连，热缓冲腔的另一侧与抽真空装置相连；优点是：热压印的温度、冷却和压力可控，使热压印样品受热均匀，热压印后脱模顺利，可大大提高光波导的热压印质量。

Description

一种光波导的热压印装置

技术领域

本发明涉及一种热压印装置，尤其是涉及一种光波导的热压印装置。

背景技术

光波导是集成光学的元器件。目前，较为成熟的波导制备方法多以光刻技术为核心，其缺点在于工艺繁琐、设备昂贵、制作周期长、成本高、过程不易控制。因此，人们一直在探索一种工艺简单、成本低、快速、可控的波导制备方法。

热压印技术是一种低成本波导制备技术，其原理是通过特制的具有凹凸结构的模具实现图形的转移。现有的热压印装置一般是将样品直接放到加热装置上，通过热传导的加热方式将样品加热至其软化温度以上一定温度后进行热压印，然后经冷却固化后在样品上形成凹凸的波导结构。现有的热压印装置主要存在以下不足：热传导的加热方式使样品受热不均匀，且热压印的温度不可控；热压印的冷却和压力不可控，很难实现精确压印，压印完成后样品脱模困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种热压印的温度、冷却和压力可控的光波导的热压印装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种光波导的热压印装置，包括底座、底部开口的热压印腔体和设置在底座上的样品台，所述的热压印腔体的顶部设有盖板，所述的热压印腔体固设在所述的样品台的上方，所述的热压印腔体内设有工作腔，所述的工作腔内设置有能够耐高温的膜层，所述的膜层将所述的工作腔分隔成压力腔和真空腔，所述的压力腔位于所述的真空腔的上方，所述的压力腔通过气体管道与气动增压装置相连，所述的样品台的台面上放置有模具，所述的模具位于所述的真空腔内，所述的样品台的下方设置有带有温控系统的加热装置，所述的样品台与所述的加热装置之间具有间隙，所述的样品台内设置有热缓冲腔，所述的真空腔与所述的热缓冲腔相连通，所述的热缓冲腔的一侧与冷却装置相连，所述的热缓冲腔的另一侧与抽真空装置相连。

使用时，将待压印的样品放置在样品台的台面上，再将模具放置在待压印的样品上，且待压印的样品和模具均放置在真空腔内，设定温控系统的温度，打开加热装置，待压印的样品受热后软化；之后利用抽真空装置对热缓冲腔和真空腔抽真空，打开气动增压装置对压力腔增压，由于压力腔和真空腔之间存在压力差，膜层被下压到模具上对模具施压，模具再对其下面放置的样品施压，从而完成样品的热压印；然后打开冷却装置，对样品台及放置在其台面上的光波导和模具进行冷却并脱模。

优选地，所述的冷却装置包括冷却瓶和灌装有氮气的氮气瓶，所述的冷却瓶内灌装有液氮，所述的冷却瓶内设置有铜管，所述的铜管与所述的热缓冲腔相连通；热压印后，打开冷却装置，氮气进入冷却瓶并被冷却瓶内的液氮迅速冷却，冷却后的氮气通过铜管进入热缓冲腔和真空腔，对样品台及放置在其台面上的光波导和模具进行快速冷却。液氮可以起到较好的冷却效果，同时通过冷却后的氮气吸收热缓冲腔和真空腔的热量对光波导进行快速冷却，且氮气化学性质比较稳定，不会与光波导发生反应，不影响光波导的质量。

优选地，所述的加热装置为电阻丝加热装置。

优选地，所述的样品台上均匀开有多个通孔，所述的真空腔与所述的热缓冲腔通过所述的多个通孔相连通。样品台上均匀开有多个通孔，一方面可以使热量能够比较均匀地从热缓冲腔传递到真空腔，另一方面可以使热压印时，真空腔内的压强分布比较均衡，使模具受力均匀，进而使样品受力均匀。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明光波导的热压印装置，在样品台与加热装置之间具有间隙，使样品台与加热装置不直接接触，且加热装置的温度可通过温控系统进行调节，从而在进行热压印时，加热装置通过热辐射将热量传递给样品台，同时由于样品台内设置有热缓冲腔，加热装置通过热辐射传递给样品台的热量能够在热缓冲腔内得到缓冲，相当于传递给样品台的热量有两次缓冲机会，使样品台的台面能够对其上放置的待压印的样品和模具均匀加热，解决了热传导的加热方式引起的样品受热不均的问题，且加热温度可控；真空腔与热缓冲腔相连通，热缓冲腔与冷却装置相连，使热压印后的样品即光波导能够通过冷却装置得到及时冷却，进而使光波导的脱模顺利；此外，压力腔与气动增压装置相连，该气动增压装置能够精确控制压力腔内的压力，使热压印的压力可控。因此，本发明光波导的热压印装置，其热压印的温度、冷却和压力可控，使热压印样品受热均匀，热压印后脱模顺利，可大大提高光波导的热压印质量。

附图说明

图1为本发明实施例的正面剖视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图所示，一种光波导的热压印装置，包括底座1、底部开口的热压印腔体2和设置在底座1上的样品台3；热压印腔体2的顶部设有盖板21，热压印腔体2固设在样品台3的上方，热压印腔体2内设有工作腔22，工作腔22内设置有能够耐高温的膜层4，膜层4将工作腔22分隔成压力腔23和真空腔24，压力腔23位于真空腔24的上方，压力腔23通过气体管道51与气动增压装置5相连；样品台3的台面31上放置有模具6，模具6位于真空腔24内；样品台3的下方设置有带有温控系统71的电阻丝加热装置7，样品台3与电阻丝加热装置7之间具有间隙8，使样品台3与电阻丝加热装置7不直接接触，样品台3内设置有热缓冲腔32，样品台3上均匀开有多个通孔33，真空腔24与热缓冲腔32通过多个通孔33相连通，热缓冲腔32的一侧与冷却装置9相连，热缓冲腔32的另一侧与抽真空装置10相连；冷却装置9包括冷却瓶91和灌装有氮气的氮气瓶92，冷却瓶91内灌装有液氮，冷却瓶91内设置有铜管93，铜管93与热缓冲腔32相连通；热压印后，打开冷却装置9，氮气进入冷却瓶91并被冷却瓶91内的液氮迅速冷却，冷却后的氮气通过铜管93进入热缓冲腔32和真空腔24，对样品台3及放置在其台面31上的光波导和模具6进行快速冷却。

使用时，将待压印的样品11放置在样品台3的台面31上，再将模具6放置在待压印的样品11上，且待压印的样品11和模具6均放置在真空腔24内，设定温控系统71的温度，打开电阻丝加热装置7；之后利用抽真空装置10对热缓冲腔32和真空腔24抽真空，打开气动增压装置5对压力腔23增压，由于压力腔23和真空腔24之间存在压力差，膜层4被下压到模具6上对模具6施压，模具6再对其下面放置的样品11施压，从而完成样品11的热压印；然后打开冷却装置9，对样品台3及放置在其台面31上的光波导和模具6进行快速冷却，脱模后即得到光波导。

Claims (4)

1.一种光波导的热压印装置，包括底座、底部开口的热压印腔体和设置在底座上的样品台，其特征在于：所述的热压印腔体的顶部设有盖板，所述的热压印腔体固设在所述的样品台的上方，所述的热压印腔体内设有工作腔，所述的工作腔内设置有能够耐高温的膜层，所述的膜层将所述的工作腔分隔成压力腔和真空腔，所述的压力腔位于所述的真空腔的上方，所述的压力腔通过气体管道与气动增压装置相连，所述的样品台的台面上放置有模具，所述的模具位于所述的真空腔内，所述的样品台的下方设置有带有温控系统的加热装置，所述的样品台与所述的加热装置之间具有间隙，所述的样品台内设置有热缓冲腔，所述的真空腔与所述的热缓冲腔相连通，所述的热缓冲腔的一侧与冷却装置相连，所述的热缓冲腔的另一侧与抽真空装置相连。

2.根据权利要求1所述的一种光波导的热压印装置，其特征在于：所述的冷却装置包括冷却瓶和灌装有氮气的氮气瓶，所述的冷却瓶内灌装有液氮，所述的冷却瓶内设置有铜管，所述的铜管与所述的热缓冲腔相连通；热压印后，打开冷却装置，氮气进入冷却瓶并被冷却瓶内的液氮迅速冷却，冷却后的氮气通过铜管进入热缓冲腔和真空腔，对样品台及放置在其台面上的光波导和模具进行快速冷却。

3.根据权利要求1或2所述的一种光波导的热压印装置，其特征在于：所述的加热装置为电阻丝加热装置。

4.根据权利要求1或2所述的一种光波导的热压印装置，其特征在于：所述的样品台上均匀开有多个通孔，所述的真空腔与所述的热缓冲腔通过所述的多个通孔相连通。

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