CN117388974A - 一种应用于266nm的真零级半波片及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种应用于266nm的真零级半波片及其加工方法，该方法为：选取融石英基底和石英晶体波片，将其双抛至指定厚度，在波片的其中一个面镀光胶膜，将基底和波片进行特殊处理，并将波片的镀膜面与基底的其中一个面均进行活化处理后进行光胶组合；然后再进行高温深化键合；在键合后以基底为基准光胶固定至光胶板上；对波片的外表面进行研磨抛光，加工至266nm波长真零级的厚度，下盘后进行清洗，再在基底和波片的外表面镀上266nm增透膜，制备得到266nm超薄光胶真零级半波片。本发明降低吸收率，提升键合牢固度，提高损伤能力，简化工程步骤，提高产品效率，应用于深紫外266nm领域。
Description
技术领域
本发明涉及光学器件加工领域，特别的，涉及一种应用于266nm的真零级半波片及其加工方法。
背景技术
真零级波片，延迟量相对波长敏感度低，温度稳定性高，接受有效角度大。但真零级波片往往非常的薄，尤其是在紫外波段，以266nm为例，半波片的厚度约0.01234mm，四分之一波片厚度约0.00617mm，如此薄的波片在制造和使用上都会遇到很大的困难，非常容易碎裂，导致无产出。
在现有技术的真零件波片制备方法中，或者无法加工出超薄的真零级波片；或者在装配方式中采用了环氧树脂胶，紫外波段吸收大且透过率低，损伤性能极低，不适用于紫外波段的应用；或者工艺复杂，产品成品率低；或者牢固度不够，抗损伤能力较差。
因此，如何能够克服现有技术中存在的上述问题，进一步提高真零级波片的制备质量和效率，提高产品的综合性能指标，便于加工，成为现有技术亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种应用于266nm的真零级半波片及其加工方法，能够简化生产工艺，提高制备效率，产品牢固，在紫外波段吸收均比较小，具有较高的损伤能力，具有较好的综合性能指标。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种应用于266nm的真零级半波片加工方法，选取基底和波片，将其双抛至指定厚度，在所述波片的其中一个面镀光胶膜，将所述基底和所述波片进行特殊处理，并将所述波片的镀膜面与所述基底的其中一个面均进行活化处理后进行光胶组合；然后再进行高温深化键合；在键合后以所述基底为基准光胶固定至光胶板上；对所述波片的外表面进行研磨抛光，加工至266nm波长真零级的厚度，下盘后进行清洗，再在基底和波片的外表面镀上266nm增透膜，制备得到266nm超薄光胶真零级半波片。
可选的，所述基底采用融石英材质，波片采用石英晶体制成，用于光胶键合的光胶膜为二氧化硅，光胶前需对光胶装配的两个面进行活化处理。
可选的，基底厚度为0.6±0.1mm，平行度小于1秒,石英波片厚度为0.5±0.05mm，两者的透射波前小于λ/8；
光胶膜的膜层厚度150～200nm。
可选的，所述基底采用康宁7980 KrF级材料。
可选的，所述特殊处理为对所述基底与所述波片均用300℃高温退火1500分钟；所述活化处理为用50～80nm粒径的氧化锆或者氧化硅抛光液进行表面活化处理。
可选的，所述高温深化键合为，以（0.15～0.25）℃/分钟进行温控升温直至最高温度，再恒温一段时间；其中最高温度为160℃～200℃，恒温时间为1500～2000分钟。
可选的，所述对所述波片的通光表面进行研磨抛光，加工至266nm波长真零级的厚度具体为：首先对波片进行精密研磨，然后再进行高抛，在过程中不加压。
可选的，所述精密研磨为：仅靠光胶板自重无需加压，先用W28砂粗磨，研磨去除尺寸0.2～0.23mm，研磨速率0.008mm/分钟；再用W7砂经磨，研磨去除尺寸0.1～0.12mm，研磨速率0.006mm/分钟；所述高抛为：高抛去除尺寸0.15～0.18mm，抛光去除尺寸速率0.004mm/分钟，高抛后波片的相位延迟在190度～192度。
本发明进一步公开了一种应用于266nm的真零级半波片，利用上述的加工方法制备而成。
可选的，所述基底的厚度为0.6±0.1mm，平行度小于1秒；
所述波片制备过程以相位延迟角度为首要指标，厚度为0.01234±0.0012mm，在波长266nm的相位延迟精度大于λ/100。
本发明具有如下的优点：
1、利用光胶键合的方案，搭配在深紫外波段具有高性能的康宁7980 KrF级材料，降低吸收率，提高真零级波片综合性能，拓宽应用领域。
2、通过光胶前的特殊处理与键合程序，提升键合牢固度，选用的辅料在紫外波段吸收均比较小，降低因辅料残留对光胶层的弱吸收影响，提高损伤能力。
3、通过特定的基片再组合加工，简化工程步骤，实现超薄真零级半波片工业化产出，提高产品效率，应用于深紫外266nm领域。
附图说明
图1是根据本发明具体实施例的真零级半波片光胶键合后的示意图；
图2是根据本发明具体实施例的真零级半波片光胶到光胶板并研磨加工波片后示意图；
图3是根据本发明具体实施例的真零级半波片加工后的示意图。
图中的附图标记所分别指代的技术特征为：
1、基底；2、波片；3、光胶板。
实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
本发明主要在于：将基底与波片双抛到一定厚度的，其中波片任意面镀光胶膜，镀膜面与基底任意面活化处理后光胶组合，再用温控炉进行高温深化键合；键合后以基底再通过光胶到固定光胶板上，对波片进行研磨抛光，加工至对应266nm波长真零级的厚度，再在通光面上镀266nm增透膜，制备得到266nm超薄光胶真零级半波片。
不同于现有技术胶合真零级波片的方案，装配方式采用环氧树脂胶，在紫外波段吸收大且透过率低，损伤性能极低，因此不适用于紫外应用。而本发明采用无胶装配，且采用深紫外高透过材料，同时通过特殊活化处理与键合程序，提升键合的牢固度，并且活化处理选用的辅料在紫外波段吸收均比较小，降低因辅料残留对光胶层的弱吸收影响，提高损伤能力，在深紫外波段的应用具有重大的意义。
具体的，参见图1-图3，示出了根据本发明具体实施例的一种应用于266nm的真零级半波片及其加工方法过程中相应的意图。
选取基底1和波片2，将其双抛至指定厚度，在波片2的其中一个面镀光胶膜，将基底1和波片2进行特殊处理，并将波片2的镀膜面与基底1的其中一个面均进行活化处理后进行光胶组合；然后再用温控炉进行高温深化键合；在键合后以所述基底1为基准光胶固定至光胶板3上；对所述波片2的通光表面进行研磨抛光，加工至266nm波长真零级的厚度，下盘后进行清洗，再在基底1和波片2的外表面镀上266nm增透膜，制备得到266nm超薄光胶真零级半波片。
其中所述基底1采用融石英材质，波片2采用石英晶体制成，用于光胶键合的光胶膜为二氧化硅。
因此，本发明采用无胶装配，且采用深紫外高透过材料，同时特殊的处理与键合程序，提升键合牢固度。
并且由于基底1采用融石英材质，波片2采用石英晶体制成，因此，在加工前，应当将其双抛至指定厚度，并达到抛光指标。由于融石英与石英晶体的热膨胀系数相差较大，双抛至指定厚度能够降低材料的热应力因素，提高光胶成功率。
在一个具体的实施例中，基底1厚度为0.6±0.1mm，平行度小于1秒,石英波片2厚度为0.5±0.05mm，两者的透射波前小于λ/8。
进一步的，所述基底1采用康宁7980 KrF级材料，材料均匀性好，在266nm的透过率高于99.9%，在深紫外应用具有优良的光学性能。
进一步的，光胶膜的膜层厚度150～200nm，光胶前对光胶装配的两个面进行特殊的活化处理，有利于提高键合性能。
进一步的，所述特殊处理为对基底1与波片2均用300℃高温退火1500分钟，从而降低因磨抛、清洗等工序引入的剪切力及热应力的影响，降低键合牢固度。所述活化处理为用50～80nm粒径的氧化锆或者氧化硅抛光液进行表面活化处理，从而降低因辅料残留对光胶层的弱吸收影响，提高损伤能力。
所述高温深化键合为，以（0.15～0.25）℃/分钟进行温控升温直至最高温度，再恒温一段时间；其中最高温度为160℃～200℃，恒温时间为1500～2000分钟。
其中，所述对所述波片2的通光表面进行研磨抛光，加工至266nm波长真零级的厚度具体为：首先对波片2进行精密研磨，然后再进行高抛，在过程中不加压。
其中所述精密研磨为：仅靠光胶板自重无需加压，先用W28砂粗磨，研磨去除尺寸0.2～0.23mm，研磨速率0.008mm/分钟；再用W7砂经磨，研磨去除尺寸0.1～0.12mm，研磨速率0.006mm/分钟；所述高抛为：高抛去除尺寸0.15～0.18mm，抛光去除尺寸速率0.004mm/分钟，高抛后波片2的相位延迟在190度～192度。
本发明进一步公开了一种应用于266nm的真零级半波片，利用上述方法制备而成。
该真零级半波片包括基底1和波片2，其中基底1因为不再加工，厚度同光胶前基底的规格，厚度为0.6±0.1mm，平行度小于1秒；所述波片2，在制备过程以相位延迟角度为首要指标。即在制备过程中，主要监控相位延迟角度的指标（波片应用性能的重要指标）。
该波片2的厚度可选为0.01234±0.0012mm，其在波长266nm的相位延迟精度大于λ/100。
对比实施例：
现有技术制备的胶合真零级波片的方法：采用N-BK7为基底双抛至厚度2mm，将石英波片双抛至厚度1.5～2mm；两者用NOA61胶水装配，用UV灯固化，对石英波片面光胶，再加工N-BK7基底面抛整体平行度，将N-BK7基底光胶，然后磨抛石英波片，最后对2个外表面镀增透膜。现有技术方法采用的是胶合工艺，胶水在紫外波段敏感、吸收大，无法应用于深紫外波段；且胶层平行度不可控，对波片精抛相位延迟精度有很大的影响。
而本发明实现了应用于深紫外266nm波段的真零级波片的加工方法，采用无胶装配与深化光胶键合的方案，搭配在深紫外波段具有高性能的康宁7980 KrF级材料，通过光胶前的特殊处理与键合程序，提升键合牢固度，而选用的辅料在紫外波段吸收均比较小，降低因抛光残留杂质对膜层的影响，提高损伤能力。同时在精加工后的基底的基础上，精抛波片，波片相位延迟可控，并且延迟精度高。
本发明具有如下的优点：
1、利用光胶键合的方案，搭配在深紫外波段具有高性能的康宁7980 KrF级材料，降低吸收率，提高真零级波片综合性能，拓宽应用领域。
2、通过光胶前的特殊处理与键合程序，提升键合牢固度，选用的辅料在紫外波段吸收均比较小，降低因辅料残留对光胶层的弱吸收影响，提高损伤能力。
3、通过特定的基片再组合加工，简化工程步骤，实现超薄真零级半波片工业化产出，提高产品效率，应用于深紫外266nm领域。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定保护范围。
Claims (10)
1.一种应用于266nm的真零级半波片加工方法，其特征在于：选取基底和波片，将其双抛至指定厚度，在所述波片的其中一个面镀光胶膜，将所述基底和所述波片进行特殊处理，并将所述波片的镀膜面与所述基底的其中一个面均进行活化处理后进行光胶组合；然后再进行高温深化键合；在键合后以所述基底为基准光胶固定至光胶板上；对所述波片的外表面进行研磨抛光，加工至266nm波长真零级的厚度，下盘后进行清洗，再在基底和波片的外表面镀上266nm增透膜，制备得到266nm超薄光胶真零级半波片。
2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述基底采用融石英材质，波片采用石英晶体制成，用于光胶键合的光胶膜为二氧化硅，光胶前需对光胶装配的两个面进行活化处理。
3.根据权利要求2所述的加工方法，其特征在于：基底厚度为0.6±0.1mm，平行度小于1秒,石英波片厚度为0.5±0.05mm，两者的透射波前小于λ/8；光胶膜的膜层厚度150～200nm。
4.根据权利要求3所述的加工方法，其特征在于：所述基底采用康宁7980 KrF级材料。
5.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述特殊处理为对所述基底与所述波片均用300℃高温退火1500分钟；所述活化处理为用50～80nm粒径的氧化锆或者氧化硅抛光液进行表面活化处理。
6.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述高温深化键合为，以（0.15～0.25）℃/分钟进行温控升温直至最高温度，再恒温一段时间；其中最高温度为160℃～200℃，恒温时间为1500～2000分钟。
7.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述对所述波片的通光表面进行研磨抛光，加工至266nm波长真零级的厚度具体为：首先对波片进行精密研磨，然后再进行高抛，在过程中不加压。
8.根据权利要求7所述的加工方法，其特征在于：所述精密研磨为：仅靠光胶板自重无需加压，先用W28砂粗磨，研磨去除尺寸0.2～0.23mm，研磨速率0.008mm/分钟；再用W7砂经磨，研磨去除尺寸0.1～0.12mm，研磨速率0.006mm/分钟；所述高抛为：高抛去除尺寸0.15～0.18mm，抛光去除尺寸速率0.004mm/分钟，高抛后波片的相位延迟在190度～192度。
9.一种应用于266nm的真零级半波片，利用权利要求1-8中任意一条所述的加工方法制备而成。
10.根据权利要求9所述的真零级半波片，其特征在于：所述基底的厚度为0.6±0.1mm，平行度小于1秒；所述波片制备过程以相位延迟角度为首要指标，厚度为0.01234±0.0012mm，在波长266nm的相位延迟精度大于λ/100。
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