CN115091664A - 一种对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具的制备方法，包括如下步骤：S1.基板清洗：进行超声波浴，清除杂质，烘干备用；S2.基板固定和烧蚀准备：固定在三维精密工作台上，将飞秒激光束聚焦到基板表面；S3.飞秒激光改性：形成排列有序的烧蚀弹坑；S4.湿法刻蚀：进行超声波浴化学腐蚀。本发明采用飞秒激光加湿法刻蚀的加工方法在基板表面加工出具有特定数值孔径、特定形貌和特定焦距的复眼结构模板，技术高效、可控性强、精度高，可以在基板上形成大规模微透镜形成阵列，进而可以通过模板复制的方法大批量、快速、低成本地制备具有对称式复眼结构的防近视眼镜镜片，从而满足广大近视患者的需求。
Description
技术领域
本发明涉及光学器件微加工技术领域，具体为一种对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具的制备方法。
背景技术
近年来，近视已经成为影响视觉健康的重要威胁。近视患病率急剧上升，且有低龄化趋势。近视一旦发生即不可逆转，并且随着近视程度加重，发生近视并发症的风险增加，将会严重影响视觉健康。现已证明采用周边离焦的方式能够有效地减缓近视地进一步发展。该种类型的防近视镜片上存在着微透镜阵列构成的离焦区域。在该镜片中，光线通过不同的屈光区域，将图像聚焦在眼睛的视网膜上使得入射到眼镜镜片的光线在比预定位置更靠近物体的位置处聚焦，从而抑制近视的发展。传统是通过切割技术制备该类镜片，该种方法效率低下，成本较高，此时，制备能够高效率、低成本地制备对称式复眼结构的防近视眼镜镜片的模具就变得很有意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在基板上制备对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具的制备方法，采用飞秒激光加湿法刻蚀的加工方法在基板表面加工出具有特定数值孔径、特定形貌和特定焦距的复眼结构模板，技术高效、可控性强、精度高，可以在基板上形成大规模微透镜形成阵列，进而可以通过模板复制的方法大批量、快速、低成本地制备具有对称式复眼结构的防近视眼镜镜片，从而满足广大近视患者的需求，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具的制备方法，包括如下步骤：
S1.基板清洗：通过超声波清洗器对基板进行超声波浴，清除基板表面杂质，烘干备用；
S2.基板固定和烧蚀准备：将基板固定在三维精密工作台上，启动飞秒激光器，然后将飞秒激光束通过光学聚焦镜头聚焦到基板表面；
S3.飞秒激光改性：通过电脑程序控制三维精密工作台的移动使飞秒激光束焦点在基板的表面形成排列有序的烧蚀弹坑，使得基板上形成位于其中心与外周之间的中央有效光形成区域和周边离焦形成区域，其中，中央区未加工的区域为中央有效光形成区域，周边离焦形成区域由烧蚀弹坑围绕中央有效光形成区域对称排列构成；
S4.湿法刻蚀：将改性后的基板置于腐蚀液中，进行超声波浴化学腐蚀，利用腐蚀液的选择性腐蚀，使得烧蚀过的烧蚀弹坑区域以及周围的改性区域腐蚀速率远大于未改性的区域，经过一段时间的腐蚀之后，烧蚀弹坑区域和周围的改性区域形成对称排列的圆形或正多边形结构的周边离焦形成区域，最终形成表面光滑的对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具。
作为本发明的一种对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具的制备方法优选的，所述S1中依次在超声波清洗器中加入丙酮、酒精、去离子水对基板进行超声波浴，且清洗时间均为5～15min。
作为本发明的一种对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具的制备方法优选的，所述S2中飞秒激光器发射的聚焦在基板表面的飞秒激光束的初始能量为3MW。
作为本发明的一种对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具的制备方法优选的，所述S2中光学聚焦镜头的数值孔径NA＝0.8。
作为本发明的一种对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具的制备方法优选的，所述S3中飞秒激光器发射飞秒激光束的脉宽为50fs、中心波长为800nm、重复频率为1KHz。
作为本发明的一种对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具的制备方法优选的，所述S3中的中央有效光形成区域为基板的中部直径为3～9㎜的圆形区域或对称轴为3～9㎜的正多边形区域。
作为本发明的一种对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具的制备方法优选的，所述S3中的烧蚀弹坑按照圆形或正多边形的方式围绕中央有效光形成区域排布有10～200环。
作为本发明的一种对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具的制备方法优选的，所述S4中腐蚀液采用酸溶液。
作为本发明的一种对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具的制备方法优选的，所述S4中酸溶液采用氢氟酸溶液，且浓度为5～10％。
作为本发明的一种对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具的制备方法优选的，所述S4中腐蚀液在进行超声波浴化学腐蚀时的腐蚀温度为20～50℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用飞秒激光加湿法刻蚀的加工方法在基板表面加工出具有特定数值孔径、特定形貌和特定焦距的复眼结构模板，与传统的切割技术制备方法相比，飞秒激光加湿法刻蚀技术高效、可控性强、精度高，可以在基板上形成大规模微透镜形成阵列，进而可以通过模板复制的方法大批量、快速、低成本地制备对称式复眼结构的防近视眼镜镜片，从而满足广大近视患者的需求。
附图说明
图1为基板经过飞秒激光改性后的状态示意图；
图2为基板经过湿法刻蚀后的状态示意图；
图3为本发明的流程示意图。
图中：1、基板；2、烧蚀弹坑；3、中央有效光形成区域；4、周边离焦形成区域。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具的制备方法，包括如下步骤：
S1.基板清洗：依次在超声波清洗器中加入丙酮、酒精、去离子水对基板1进行超声波浴5min，其中基板1采用平面型K9玻璃基板，清除基板1表面杂质，烘干备用；
S2.基板固定和烧蚀准备：将基板固定在三维精密工作台上，启动飞秒激光器，然后将初始能量为3MW的飞秒激光束通过数值孔径NA＝0.8的光学聚焦镜头聚焦到基板1表面；
S3.飞秒激光改性：通过电脑程序控制三维精密工作台的移动使飞秒激光束焦点在基板1的表面形成排列有序的烧蚀弹坑2，其中飞秒激光器发射飞秒激光束的脉宽为50fs、中心波长为800nm、重复频率为1KHz，使得基板1上形成位于其中心与外周之间的中央有效光形成区域3和周边离焦形成区域4，其中，中央区未加工的区域为中央有效光形成区域3，为直径为3㎜的圆形区域，周边离焦形成区域4由烧蚀弹坑2围绕中央有效光形成区域3对称排列构成，具体为等距排布有10环；
S4.湿法刻蚀：将改性后的基板1置于浓度为5％的氢氟酸溶液中，进行温度为20℃的超声波浴化学腐蚀，利用氢氟酸的选择性腐蚀，使得烧蚀过的烧蚀弹坑2区域以及周围的改性区域腐蚀速率远大于未改性的区域，经过一段时间的腐蚀之后，烧蚀弹坑2区域和周围的改性区域形成紧密排列的圆形结构的周边离焦形成区域4，最终形成表面光滑的对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具。
实施例2
一种对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具的制备方法，包括如下步骤：
S1.基板清洗：依次在超声波清洗器中加入丙酮、酒精、去离子水对基板1进行超声波浴10min，其中基板1采用平面型K9玻璃基板，清除基板1表面杂质，烘干备用；
S2.基板固定和烧蚀准备：将基板固定在三维精密工作台上，启动飞秒激光器，然后将初始能量为3MW的飞秒激光束通过数值孔径NA＝0.8的光学聚焦镜头聚焦到基板1表面；
S3.飞秒激光改性：通过电脑程序控制三维精密工作台的移动使飞秒激光束焦点在基板1的表面形成排列有序的烧蚀弹坑2，其中飞秒激光器发射飞秒激光束的脉宽为50fs、中心波长为800nm、重复频率为1KHz，使得基板1上形成位于其中心与外周之间的中央有效光形成区域3和周边离焦形成区域4，其中，中央区未加工的区域为中央有效光形成区域3，为直径6㎜的圆形区域，周边离焦形成区域4由烧蚀弹坑2围绕中央有效光形成区域3对称排列构成，具体为等距排布有100环；
S4.湿法刻蚀：将改性后的基板1置于浓度为8％的氢氟酸溶液中，进行温度为35℃的超声波浴化学腐蚀，利用氢氟酸的选择性腐蚀，使得烧蚀过的烧蚀弹坑2区域以及周围的改性区域腐蚀速率远大于未改性的区域，经过一段时间的腐蚀之后，烧蚀弹坑2区域和周围的改性区域形成紧密排列的正六边形结构的周边离焦形成区域4，最终形成表面光滑的对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具。
实施例3
一种对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具的制备方法，包括如下步骤：
S1.基板清洗：依次在超声波清洗器中加入丙酮、酒精、去离子水对基板1进行超声波浴15min，其中基板1采用凹面型K9玻璃基板，清除基板1表面杂质，烘干备用；
S2.基板固定和烧蚀准备：将基板固定在三维精密工作台上，启动飞秒激光器，然后将初始能量为3MW的飞秒激光束通过数值孔径NA＝0.8的光学聚焦镜头聚焦到基板1表面；
S3.飞秒激光改性：通过电脑程序控制三维精密工作台的移动使飞秒激光束焦点在基板1的表面形成排列有序的烧蚀弹坑2，其中飞秒激光器发射飞秒激光束的脉宽为50fs、中心波长为800nm、重复频率为1KHz，使得基板1上形成位于其中心与外周之间的中央有效光形成区域3和周边离焦形成区域4，其中，中央区未加工的区域为中央有效光形成区域3，为对称轴9㎜的正六边形区域，周边离焦形成区域4由烧蚀弹坑2围绕中央有效光形成区域3对称排列构成，具体为等距排布有200环；
S4.湿法刻蚀：将改性后的基板1置于浓度为10％的氢氟酸溶液中，进行温度为50℃的超声波浴化学腐蚀，利用氢氟酸的选择性腐蚀，使得烧蚀过的烧蚀弹坑2区域以及周围的改性区域腐蚀速率远大于未改性的区域，经过一段时间的腐蚀之后，烧蚀弹坑2区域和周围的改性区域形成紧密排列的正六边形结构的周边离焦形成区域4，最终形成表面光滑的对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.基板清洗：通过超声波清洗器对基板进行超声波浴，清除基板表面杂质，烘干备用；
S2.基板固定和烧蚀准备：将基板固定在三维精密工作台上，启动飞秒激光器，然后将飞秒激光束通过光学聚焦镜头聚焦到基板表面；
S3.飞秒激光改性：通过电脑程序控制三维精密工作台的移动使飞秒激光束焦点在基板的表面形成排列有序的烧蚀弹坑，使得基板上形成位于其中心与外周之间的中央有效光形成区域和周边离焦形成区域，其中，中央区未加工的区域为中央有效光形成区域，周边离焦形成区域由烧蚀弹坑围绕中央有效光形成区域对称排列构成；
S4.湿法刻蚀：将改性后的基板置于腐蚀液中，进行超声波浴化学腐蚀，利用腐蚀液的选择性腐蚀，使得烧蚀过的烧蚀弹坑区域以及周围的改性区域腐蚀速率远大于未改性的区域，经过一段时间的腐蚀之后，烧蚀弹坑区域和周围的改性区域形成对称排列的圆形或正多边形结构的周边离焦形成区域，最终形成表面光滑的对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具。
2.根据权利要求1所述的一种对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具的制备方法，其特征在于：所述S1中依次在超声波清洗器中加入丙酮、酒精、去离子水对基板进行超声波浴，且清洗时间均为5～15min。
3.根据权利要求1所述的一种对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具的制备方法，其特征在于：所述S2中飞秒激光器发射的聚焦在基板表面的飞秒激光束的初始能量为3MW。
4.根据权利要求1所述的一种对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具的制备方法，其特征在于：所述S2中光学聚焦镜头的数值孔径NA＝0.8。
5.根据权利要求1所述的一种对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具的制备方法，其特征在于：所述S3中飞秒激光器发射飞秒激光束的脉宽为50fs、中心波长为800nm、重复频率为1KHz。
6.根据权利要求1所述的一种对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具的制备方法，其特征在于：所述S3中的中央有效光形成区域为基板的中部直径为3～9㎜的圆形区域或对称轴为3～9㎜的正多边形区域。
7.根据权利要求1所述的一种对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具的制备方法，其特征在于：所述S3中的烧蚀弹坑按照圆形或正多边形的方式围绕中央有效光形成区域排布有10～200环。
8.根据权利要求7所述的一种对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具的制备方法，其特征在于：所述S4中腐蚀液采用酸溶液。
9.根据权利要求1所述的一种对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具的制备方法，其特征在于：所述S4中酸溶液采用氢氟酸溶液，且浓度为5～10％。
10.根据权利要求1所述的一种对称式复眼结构的防近视眼镜镜片模具的制备方法，其特征在于：所述S4中腐蚀液在进行超声波浴化学腐蚀时的腐蚀温度为20～50℃。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220923 |
|
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