CN109304540A - 一种具有任意曲面、用于相差校正的光学器件的直接制作方法 - Google Patents

一种具有任意曲面、用于相差校正的光学器件的直接制作方法 Download PDF

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陶沙
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    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明公开了一种具有任意曲面、用于相差校正的光学器件的直接制作方法，涉及激光加工技术领域。本发明具体通过光路补偿用光学器件特定的曲面设计以及高精度的激光照射固化，从而得到具有特定曲面并用于相差校正的光学器件。该方法制作光学器件，不仅方便、快速，制作步骤简单，成本低廉，同时该种方法所制得的光学器件具有较高的精度，使得被校正的光路可以被精准地校正，消除相应的光程差。

Description

一种具有任意曲面、用于相差校正的光学器件的直接制作 方法
技术领域
本发明涉及激光加工技术领域，尤其是指一种具有任意曲面、用于相差校正的光学器件的直接制作方法。
背景技术
在现有技术中，光学系统中的相差校正有着广泛的需求。相差校正的一种可行方法是根据现有光路中的光程差(optical path difference)设计特定曲面的光学器件，并将其置于该光路中以消除原有的光程差，从而校正原光路系统中的相差。然而，现有技术中制作相差校正的光学器件方法复杂，步骤繁琐，而且其制作出的光学器件精度、效率较低，制作成本却较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何提供了一种方便、快速、低成本地制作具有任意曲面的光学器件的方法。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种具有任意曲面、用于相差校正的光学器件的直接制作方法，具体包括以下步骤：
S1、检测待校正光路系统的光程差；
S2、根据光程差设计一具有特定曲面的并可补偿该光程差的光学器件；
S3、选择用于制作所设计光学器件的光学材料和激光光源；
S4、根据光学器件的设计，激光照射并固化光学材料特定的部分；
S5、去除未固化的光学材料，得到所设计的拥有特定曲面的光学器件。
在进一步的方案中，所述S4步骤中，通过调节激光光路系统中的振镜来调整激光照射并固化的位置。
在进一步的方案中，所述S4步骤中，通过调节待固化光学材料的空间位置来调整激光照射并固化的位置。
在进一步的方案中，所述S4步骤中，通过使被激光照射的光学材料产生单光子聚合或双光子聚合而固化被照射的光学材料。
在进一步的方案中，所述S5步骤中，采用化学清洗的方式，去除未固化的光学材料，留下的已固化部分即为所需的补偿用光学器件。
在进一步的方案中，所述S5步骤中，采用等离子体清洗的方式，去除未固化的光学材料，留下的已固化部分即为所需的补偿用光学器件。
在进一步的方案中，所述S5步骤后，还包括S6后处理步骤，即对光学器件进行表面处理，以使得其表面符合光学要求。
在进一步的方案中，所述S6后处理步骤中，包括对光学器件表面进行抛光、亲/疏水表面处理。
本发明通过光路补偿用光学器件的曲面设计以及高精度的激光照射固化，从而得到具有特定曲面并用于相差校正的光学器件。该方法制作光学器件，不仅方便、快速，制作步骤简单，成本低廉，同时该种方法所制得的光学器件具有较高的精度，使得被校正的光路可以被精准地校正，消除光程差。
附图说明
下面结合附图详述本发明的具体流程
图1为本发明光学器件制作方法的流程图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
结合附图1，在一具体实施例中公开了一种具有任意曲面、用于相差校正的光学器件的直接制作方法，具体包括以下步骤：
S1、检测待校正光路系统的光程差，即可利用各种光学仪器，检测需要校正的光路系统所存在的光程差，并以此作为依据进行后续的设计与处理。
S2、根据光程差设计一具有特定曲面的并可补偿该光程差的光学器件，在前述获取的待校正的光路系统的光程差的基础上，设计具有特定曲面的光学器件，以便通过将该光学器件置入该待校正的光学系统，通过光路补偿的方式，去抵消原光路所形成的光程差。如设计一具有特定曲面的透镜。
S3、选择用于制作所设计光学器件的光学材料和激光光源。考虑到本方法主要是利用激光照射并固化的原理，故在需选择可被激光照射固化并制成光学器件的光学材料。同时，还要根据实际设计的需要，选择适当的激光作为固化用光源。
S4、根据光学器件的设计，激光照射并固化光学材料特定的部分，具体可以是照射光学材料的表面以及光学材料的内部。同时，该制作步骤中，在调节激光照射固化的光学材料位置时，一方面可通过调节激光光路系统中的振镜来调整激光照射并固化的光学材料中的实际部位；另一方面，还可以通过调节待固化光学材料的空间位置来调整激光照射并固化的位置。如，可设置一可运动的加工平台，将待激光照射固化的光学材料整体置于该加工平台上。然后，根据激光照射固化的进行，不断调整照射平台，使得激光照射固化的光学材料部位不断发生变化，直至最终将所有需要固化的光学材料全部固化完毕。此外，本方法中的激光照射光固化，是使得光学材料的特定部位产生光聚合作用，具体如单光子聚合、双光子聚合等。
S5、去除未固化的光学材料，得到所设计的拥有特定曲面的光学器件。当利用激光照射将光学材料中所有需要固化的部分完全固化后，则固化部分即形成了所需的光学器件。然后，则需要将固化后形成的光学器件从未固化的光学材料中分离出来。此时，可具体采用采用化学清洗的方式，去除未固化的光学材料，留下的已固化部分即为所需的补偿用光学器件。除了采用化学清洗的方法之外，还可以通过采用等离子体清洗的方式，去除未固化的光学材料，保留下的已固化部分即为所需的补偿用光学器件。
S6后处理步骤，在清除未固化的光学材料并得到光学器件后，还可对光学器件进行表面处理，以使得其表面符合光学要求。考虑到，直接经过激光照射并固化所得到的光学器件更多的仅仅是一毛胚件，可在此基础上对光学器件进一步加工处理，以符合对光学器件的各种要求和精度。具体而言，在后处理步骤中，可以包括对光学器件表面进行打磨抛光，以得到更加光滑的曲面。同时，还可以对光学器件表面进行亲/疏水表面处理。
最后，本发明方案中，通过光路补偿用光学器件的曲面设计以及高精度的激光照射固化，从而得到具有特定曲面并用于相差校正的光学器件。利用该方法制作光学器件，不仅方便、快速，制作步骤简单，成本低廉，同时该种方法所制得的光学器件具有较高的精度，使得被校正的光路可以被精准地校正，消除光程差。
需要说明的是，此处，上、下、左、右、前、后只代表其相对位置而不表示其绝对位置。且以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种具有任意曲面、用于相差校正的光学器件的直接制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、检测待校正光路系统的光程差；
S2、根据光程差设计一具有特定曲面的并可补偿该光程差的光学器件；
S3、选择用于制作所设计光学器件的光学材料和激光光源；
S4、根据光学器件的设计，激光照射并固化光学材料特定的部分；
S5、去除未固化的光学材料，得到所设计的拥有特定曲面的光学器件。
2.根据权利要求1所述的具有任意曲面、用于相差校正的光学器件的直接制作方法，其特征在于，所述S4步骤中，通过调节激光光路系统中的振镜来调整激光照射并固化的位置。
3.根据权利要求1所述的具有任意曲面、用于相差校正的光学器件的直接制作方法，其特征在于，所述S4步骤中，通过调节待固化光学材料的空间位置来调整激光照射并固化的位置。
4.根据权利要求2或3所述的具有任意曲面、用于相差校正的光学器件的直接制作方法，其特征在于，所述S4步骤中，通过使被激光照射的光学材料产生单光子聚合或双光子聚合而固化被照射的光学材料。
5.根据权利要求1所述的具有任意曲面、用于相差校正的光学器件的直接制作方法，其特征在于，所述S5步骤中，采用化学清洗的方式，去除未固化的光学材料，留下的已固化部分即为所需的补偿用光学器件。
6.根据权利要求1所述的具有任意曲面、用于相差校正的光学器件的直接制作方法，其特征在于，所述S5步骤中，采用等离子体清洗的方式，去除未固化的光学材料，留下的已固化部分即为所需的补偿用光学器件。
7.根据权利要求1所述的具有任意曲面、用于相差校正的光学器件的直接制作方法，其特征在于，所述S5步骤后，还包括S6后处理步骤，即对光学器件进行表面处理，以使得其表面符合光学要求。
8.根据权利要求7所述的具有任意曲面、用于相差校正的光学器件的直接制作方法，其特征在于，所述S6后处理步骤中，包括对光学器件表面进行抛光、亲/疏水表面处理。
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