CN107056025B - 一种光纤准直器c-lens透镜的制备方法 - Google Patents
一种光纤准直器c-lens透镜的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107056025B CN107056025B CN201710466229.8A CN201710466229A CN107056025B CN 107056025 B CN107056025 B CN 107056025B CN 201710466229 A CN201710466229 A CN 201710466229A CN 107056025 B CN107056025 B CN 107056025B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lens
- microetching
- glass blank
- chemical
- casting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 8
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 6
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 5
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000005495 investment casting Methods 0.000 claims description 3
- 230000004927 fusion Effects 0.000 abstract description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 3
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000005308 flint glass Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/02—Other methods of shaping glass by casting molten glass, e.g. injection moulding
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B25/00—Annealing glass products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C15/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by etching
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/30—Collimators
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
本发明公开了一种光纤准直器C‑LENS透镜的制备方法，其制备方法包括玻璃素材制备、玻璃毛坯熔铸、化学微蚀。熔铸法制备毛坯，化学微蚀法制备凸透镜面。本发明用模具成型法浇注C‑LENS外形，通过精密计算和设计，一次性达到外部尺寸的要求。本发明达到提高效率，降低材料损耗，提高产品一致性，从而有效降低C‑LENS的制备成本，直接降低光纤激光准直器的成本，为未来的进一步普及准直器提供有效的解决方案。
Description
技术领域
本发明属于光纤激光器领域,具体地说是一种光纤准直器C-LENS透镜的制备方法。
背景技术
光纤激光器准直器用于激光器聚焦和分束，广泛用于激光加工，光通讯和传感领域。C-LENS是组成准直器的最核心元件，传统的制造方式是采用切削和研磨方式进行光学冷加工，由于组成材料的特殊性和加工精度的高要求，目前基本是由国外提供。现有技术中，如一种C-LENS透镜，材料SF11，折射率N:1.7847，曲率半径R：1.8±0.005mm，长度L：3.58±0.05mm，该玻璃材料属于重火石玻璃，折射率1.7847，耐酸耐水耐碱等级1，属于化学稳定性比较好的材料，转变温度Tg＝586℃；软化温度573度，热膨胀系数9.6*10-7mm/k.材料非常容易析晶，比较适宜冷加工。由于这类材料很容易析晶，所以当前都是采用光学冷加工的方法进行，基本的工艺过程如下：玻璃毛坯加工圆棒、圆棒分切、端面凸透镜加工、斜面加工、凸透镜面抛光、斜面抛光。以上的制造工艺已经相对成熟，只要加工设备精良，加工工艺参数合理，便可完成C-LENS的制备。但是，以上的工艺存在着几方面的问题：
1、材料损耗大，由于这种材料熔制工艺特殊，材料成本很高，损耗大意味着成本很高。
2、效率低：由于光学冷加工大都采用了单工件作业，导致效率低。
3、合格率低：由于冷加工对工装和设备刀具和操作人员熟练程度都有要求，很容易在某个环节出现问题而导致合格率降低。
以上存在的问题导致该零件的成本高，品质一致性难以保证，往往需要通过全检来确保产品的品质，这也是导致光纤激光准直器价格较高的一个原因。
发明内容
所要解决的技术问题：本发明目的在于通过一种全新的工艺来制备光纤激光准直器C-LENS透镜，达到提高效率，降低材料损耗，提高产品一致性，从而有效降低C-LENS的制备成本。
技术方案：一种光纤准直器C-LENS透镜的制备方法，其制备方法包括:
(1)玻璃毛坯熔铸:将玻璃毛坯分切长方体素材放入夹具中,箱式气氛炉加入氮气保护，炉温设置600-650摄氏度，将素材和夹具放入炉膛中进行熔铸8-12分钟后取出；取出后的玻璃毛坯和夹具放入精密退火炉，温度设定570-450摄氏度，时间11-13小时、取出，完成玻璃毛坯的精密熔铸；
(2)化学微蚀：配置化学微蚀液，加入到涡流式微蚀反应器中，将步骤(1)得到的玻璃毛坯放入涡流式微蚀反应器中，启动微蚀程序，经过110-130分钟的微蚀反应，对包括通光面的透镜表面进行化学抛光，得到C-LENS透镜。
在一个实施例中，所述炉温设置630摄氏度；所述素材和夹具放入炉膛中进行熔铸10分钟后取出，取出后的玻璃毛坯和夹具放入精密退火炉，温度设定500摄氏度、时间12小时。
在一个实施例中，所述玻璃毛坯经过120分钟微蚀反应。
在一个实施例中，所述夹具为石墨夹具。
有益效果：本发明用模具成型法浇注C-LENS外形，通过精密计算和设计，一次性达到外部尺寸的要求。采用特殊的化学微蚀法，对凸透镜表面和通光面进行化学抛光，达到光学等级表面。本发明达到提高效率，降低材料损耗，提高产品一致性，从而有效降低C-LENS的制备成本，直接降低光纤激光准直器的成本，为未来的进一步普及准直器提供有效的解决方案。
具体实施方式
一种光纤准直器C-LENS透镜的制备方法包括:
(1)玻璃毛坯熔铸:将玻璃毛坯分切长方体素材放入夹具中,箱式气氛炉加入氮气保护，炉温设置600-650摄氏度，将素材和夹具放入炉膛中进行熔铸8-12分钟后取出；取出后的玻璃毛坯和夹具放入精密退火炉，温度设定570-450摄氏度、时间11-13小时、取出，完成玻璃毛坯的精密熔铸；
(2)化学微蚀：配置化学微蚀液，加入到涡流式微蚀反应器中，将步骤(1)得到的玻璃毛坯放入涡流式微蚀反应器中，启动微蚀程序，经过110-130分钟的微蚀反应，对包括通光面的透镜表面进行化学抛光，得到C-LENS透镜。
在一个实施例中，所述炉温设置630摄氏度；所述素材和夹具放入炉膛中进行熔铸10分钟后取出，取出后的玻璃毛坯和夹具放入精密退火炉，温度设定500摄氏度，时间12小时。
在一个实施例中，所述玻璃毛坯经过120分钟微蚀反应。
在一个实施例中，所述夹具为石墨夹具。
本发明具体制备方法及产品测试如下。
1、所用物料：型号为SF11的玻璃毛坯500克，将其分切成长度为4.5毫米，边长为2.0毫米的长方体素材，备用(此工艺可比起传统的圆棒加工要节约30％的原材料损耗)。
2、设备：箱式气氛保护炉，精密退火炉，自制涡流式微蚀反应器。
3、石墨模具2套，化学药品如化学微蚀液，其可分为三种：过硫酸钠+硫酸体系、过硫酸铵+硫酸体系、双氧水+硫酸体系，本发明化学微蚀液使用双氧水+硫酸体系微蚀液。
4毛坯熔铸：
(1)首先将长方体素材放入石墨模具中，箱式气氛炉加入氮气保护，炉温设置630摄氏度，将素材和石墨模具放入炉膛中进行熔铸，10分钟后取出。
(2)取出后的毛坯和石墨模具放入精密退火炉，温度设定570-450摄氏度，共12小时，取出。完成毛坯的精密熔铸。
5、化学微蚀：
配置化学微蚀液500毫升，加入到涡流式微蚀反应器中，将精密熔铸好的C-LENS毛坯放入反应器中，启动微蚀程序，经过120分钟的微蚀反应，C-LENS表面达到了40/20的光学表面质量。
6、C-LENS测试：
(1)外形尺寸检验项目：
| 检验项 | 长度(mm) | 外径(mm) | 曲率半径 | 斜角(度) | 表面质量 |
| 设计值 | 3.85±0.05 | 1.8±0.01 | 1.8±0.005 | 8±0.05 | 40/20 |
| 毛坯值 | 3.85±0.05 | 1.8±0.02 | 1.8±0.005 | 8±0.05 | 80/60 |
| 成品值 | 3.85±0.03 | 1.8±0.01 | 1.8±0.005 | 8±0.05 | 40/20 |
| 判定 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
(2)光学性能测试：
本发明强调的是一种加工方法，并不局限于某种特定的玻璃材料牌号和外形尺寸，所以只要是涉及和本工艺方法类似的零件材料也应当视为本发明所包含的范围。
Claims (3)
1.一种光纤准直器C-LENS透镜的制备方法，其特征在于制备方法包括:
(1) 玻璃毛坯熔铸: 将玻璃毛坯分切长方体素材放入石墨模具中， 箱式气氛炉加入氮气保护，炉温设置600～650摄氏度，将素材和石墨模具放入炉膛中进行熔铸8～12分钟后取出；取出后的玻璃毛坯和石墨模具放入精密退火炉，温度设定570～450摄氏度、 时间11～13小时，取出，完成玻璃毛坯的精密熔铸；
(2) 化学微蚀：配置化学微蚀液，加入到涡流式微蚀反应器中，将步骤（1）得到的玻璃毛坯放入涡流式微蚀反应器中，启动微蚀程序，经过110～130分钟的微蚀反应，对包括通光面的透镜表面进行化学抛光，得到C-LENS透镜；化学微蚀液使用双氧水+硫酸体系微蚀液。
2.根根权利要求1所述的一种光纤准直器C-LENS透镜的制备方法,其特征在于：所述炉温设置630摄氏度；所素材和石墨模具放入炉膛中进行熔铸10分钟后取出，取出后的玻璃毛坯和石墨模具放入精密退火炉，温度设定500摄氏度、 时间12小时。
3.根根权利要求1所述的一种光纤准直器C-LENS透镜的制备方法，其特征在于：所述玻璃毛坯经过120分钟微蚀反应。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710466229.8A CN107056025B (zh) | 2017-06-19 | 2017-06-19 | 一种光纤准直器c-lens透镜的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710466229.8A CN107056025B (zh) | 2017-06-19 | 2017-06-19 | 一种光纤准直器c-lens透镜的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107056025A CN107056025A (zh) | 2017-08-18 |
| CN107056025B true CN107056025B (zh) | 2020-07-07 |
Family
ID=59595381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710466229.8A Active CN107056025B (zh) | 2017-06-19 | 2017-06-19 | 一种光纤准直器c-lens透镜的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107056025B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117773697B (zh) * | 2024-02-23 | 2024-05-14 | 山东旭辉玻璃科技有限公司 | 一种用于农机玻璃的切割边角打磨设备 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1304891A (zh) * | 2000-11-23 | 2001-07-25 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 细长棒状光学透镜的制备方法 |
| CN1827541A (zh) * | 2004-03-01 | 2006-09-06 | Hoya株式会社 | 精密压力成形用预塑形坯的制造方法及光学元件的制造方法 |
-
2017
- 2017-06-19 CN CN201710466229.8A patent/CN107056025B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1304891A (zh) * | 2000-11-23 | 2001-07-25 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 细长棒状光学透镜的制备方法 |
| CN1827541A (zh) * | 2004-03-01 | 2006-09-06 | Hoya株式会社 | 精密压力成形用预塑形坯的制造方法及光学元件的制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107056025A (zh) | 2017-08-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101205677B1 (ko) | 광학유리, 정밀 프레스 성형용 프리폼 및 그 제조 방법과광학 소자 및 그 제조 방법 | |
| JP4408937B2 (ja) | ガラスの製造方法およびこのガラスから得られる精密プレス成形用プリフォームと光学素子 | |
| CN102212714A (zh) | 一种高精度锰铜电阻合金窄扁带及其制造方法 | |
| CN107056025B (zh) | 一种光纤准直器c-lens透镜的制备方法 | |
| CN102023318B (zh) | 超大模面积硅酸盐光纤的组成及其制备方法 | |
| CN105880950A (zh) | 一种双螺母d型连接卸扣的制造方法 | |
| CN103253862B (zh) | 一种低碱低熔点光学玻璃及其制备方法 | |
| CN102300823B (zh) | 氟磷酸盐玻璃、模压成型用玻璃材料、光学元件坯料、光学元件及其制造方法和玻璃成型体的制造方法 | |
| CN102527936A (zh) | 一种用于低膨胀合金精密成形的石墨型铸造方法 | |
| EP0057952B1 (en) | Method for the precision moulding of glass articles, method of manufacturing a mould, and mould for the precision moulding of glass articles | |
| JP2009203114A (ja) | フツリン酸ガラス、プレス成形用ガラス素材、光学素子ブランク、光学素子およびそれらの製造方法ならびにガラス成形体の製造方法 | |
| CN101995587A (zh) | 超大模面积氟磷酸盐光纤的组成及其制备方法 | |
| CN201783865U (zh) | 靠模车床 | |
| CN108046596A (zh) | 一种高强度高硼硅玻璃管 | |
| CN105502896B (zh) | 一种石英玻璃铸锭生产工艺 | |
| CN108017275A (zh) | 一种黄色高硼硅玻璃管的制备方法 | |
| CN102515490B (zh) | 一种石英摆片的稳定化处理工艺 | |
| CN102310107A (zh) | 精密合金的圆丝拉拔工艺 | |
| TW201041814A (en) | Master mold or preform for optical components | |
| CN110228951B (zh) | 一种硫系红外光学玻璃二次压型工艺 | |
| CN112876220B (zh) | 一种透明陶瓷光纤的制备方法 | |
| JPS6042716A (ja) | 疑似球レンズ付光ファイバ−端末作製法 | |
| CN103170805A (zh) | 医用不锈钢加工工艺及其生产螺钉和精密轴钢的方法 | |
| JP2008110897A (ja) | 精密プレス成形用プリフォーム及びそのプリフォームから光学素子を製造する方法 | |
| CN203530404U (zh) | 一种阴阳型耐磨钢球 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220318 Address after: 516000 plant of Sanyou company, Houpo village group, Youth Village Committee, Chenjiang street, Zhongkai high tech Zone, Huizhou City, Guangdong Province Patentee after: Huizhou multidimensional New Material Co.,Ltd. Address before: 516000 Room 402, Unit 1, Building 5, Phase 2, Xinjiang Road, Huicheng District, Huizhou City, Guangdong Province Patentee before: Wen Weishan |