RO127642B1 - Procedeu pentru obţinerea de microelemente optice pentru infraroşu din sticlă calcogenică - Google Patents
Procedeu pentru obţinerea de microelemente optice pentru infraroşu din sticlă calcogenică Download PDFInfo
- Publication number
- RO127642B1 RO127642B1 ROA201001136A RO201001136A RO127642B1 RO 127642 B1 RO127642 B1 RO 127642B1 RO A201001136 A ROA201001136 A RO A201001136A RO 201001136 A RO201001136 A RO 201001136A RO 127642 B1 RO127642 B1 RO 127642B1
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- glass
- optical microelements
- mold
- microelements
- alveoli
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000005387 chalcogenide glass Substances 0.000 title description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 12
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 25
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 5
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 206010057333 Micrographia Diseases 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000010076 replication Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
- Lenses (AREA)
Description
I nvenția se referă la un procedeu de obținere a microelementelor optice cu suprafețe sferice, asferice și de formă prismatică, pentru domeniul infraroșu al spectrului, din sticlă calcogenică. Microelementele optice care se obțin prin procedeul descris în prezenta invenție sunt din sticlă de As2S3, care au o transmisie în domeniul IR de până la 12 pm.
Microlentilele din sticlă de As2S3 sunt utilizate în circuitele electronice în infraroșu, în domenii ca tehnologia informației, microimagisticăși tomografiile medicale.
Microlentilele sunt, în general, lentile cu diâmetre mai mici de un milimetru. Dimensiunile mici ale lentilelor obligă la un design simplu, care poate da o bună calitate optică. O microlentilă tipică poate fi un singur element cu suprafață plană și una de suprafață convexă sferică pentru a refracta lumina. Lentile mai sofisticate pot utiliza suprafețe asferice, iar altele pot folosi mai multe straturi de material optic pentru a atinge performanțele lor de proiectare [Hooke R, Preface to Micrographia, The Royal Society of London 1665]
Un alt tip de microlentile are două suprafețe plan-paralele și acțiunea de focalizare este obținută printr-o variație a indicelui de refracție în lentilă. Acestea sunt cunoscute ca lentile gradient-index (GRIN). Unele microlentile îmbină cele două efecte, variația indicelui de refracție și forma de suprafață.
O altă clasă de microlentile, cunoscută sub numele de microlentile Fresnel, concentrează lumina de refracție într-un set de suprafețe curbe concentrice. Aceste lentile se pot obține foarte subțiri și ușoare [Borrelli N F. Microcptics technology: fabrication and applications oflens arrays and devices. Marcel Dekker New York, 1999].
Microlentilele optice binare focalizează lumina prin difracție. Ele au caneluri cu margini în trepte sau multistrat. Au avantajul în fabricarea și replicarea lor prin utilizarea proceselor standard din industria semiconductoare, cum ar fi fotolitografia și RIE (reactive ion etching).
Se cunoaște din documentul US 4929265, faptul că topirea sub presiune a elementelor optice din sticlă este o metodă cercetată îndeosebi pentru obținerea microlentilelor cu suprafețe asferice sau complexe.
Prin topirea sticlei din As2S3 în matriță metalică, această sticlă calcogenică aderă ferm la matriță. Microlentilele nu pot fi scoase din matriță fără să fie distruse. Prin procedeul descris în prezenta invenție, microlentilele profilate în forme diferite sunt obținute intacte după profilarea lor prin încălzire în matrițe metalice.
Problema tehnică pe care urmărește să o rezolve invenția constă în obținerea unor microlentile profilate, intacte folosite pentru circuite electronice în infraroșu.
Invenția înlătură dezavantajele de mai sus, prin aceea că se introduc în alveole practicate pe o matriță din aluminiu, microbile sferice din sticlă de As2S3, alveolele fiind în prealabil încălzite, în atmosferă protectoare de argon la 1,1 atm prin tratament termic într-o incintă formată dintr-un tub transparent din cuarț, vidat la 2x20’5 torr, într-o instalație de încălzire inductivă cu o putere maximă de 30 kW, într-un interval de frecvență de 50... 300 kHz, la o temperatură de 360...491 °C, după care matrițele din aluminiu sunt dizolvate într-o soluție de HC112%, rezultând microelemente optice, care sunt spălate în apă distilată, sortate și evaluate microscopic.
Invenția se referă la un procedeu de obținere a elementelor optice de infraroșu, și anume, a microelementelor optice cu suprafețe sferice, asferice și de formă prismatică, din sticlă de As2S3.
Au fost executate matrițe din aluminiu, cu dimensiunile de 10*10*1,5 mm, în care au fost obținute alveole sferice cu diametrul între 100 și 500 pm și prismatice, piramide cu baza pătrată de 350/350 pm.
RO 127642 Β1 în alveolele practicate pe plăcile din aluminiu, au fost introduse microbile sferice cu 1 diametrul adecvat.
Având în vedere că sticla de As2Ș3 are Tg = 192,2’0 și este considerată a fi adusă 3 în stare lichidă după 310’0, au fost încălzite matrițele încărcate cu microbile din As2S3, în atmosferă protectoare de argon, într-o instalație de încălzire inductivă cu o putere maximă 5 de 30 kW. Domeniul de frecvență este acordabil în funcție de conductivitatea susceptorului: 50...300 kHz. 7
Incinta instalației este formată dintr-un tub din cuarț transparent, cu diametrul 80 mm și lungimea de 500 mm, detașabilă prin acționare hidraulică manuală. Este dotată cu 9 manometre pentru vid și presiune atmosferică și cu racorduri pentru introducerea de amestecuri de gaze și evacuare. 11
A fost executată o nacelă din grafit, în care sunt introduse matrițele din aluminiu, încărcate cu microbile din sticlă de As2S3. A fost etalonată temperatura obținută pe nacelă, 13 în funcție de puterea indusă.
Incinta se videază la 2x1O'5 torr. Se introduce în incinta Ar 99,999% la 1,1 atm. 15
Se efectuează tratamentul termic în atmosferă protectoare de argon între minimum 360°C și maximum 491 °C, în funcție de forma suprafeței. 17
Sticla de As2S3 profilată aderă ferm la matriță. Matrițele din aluminiu sunt dizolvate în soluție de HCI 12%, iar microelemente optice pentru infraroșu, din sticlă calcogenică, 19 obținute, se spală în apă distilată, se sortează și se evaluează.
Procedeul pentru obținerea de microelemente optice pentru infraroșu, din sticlă 21 calcogenică, descris de invenție, este versatil, permițând obținerea mai multortipodimensiuni de lentile și este productiv. 23
Faptul că matrițele nu se pot refolosi este compensat prin procentul ridicat de scoatere a microlentilelor din matrițe (aproape de 100%) și prin valoarea lor economică 25 ridicată.
în funcție de aplicație, microelementele optice pentru infraroșu, din sticlă calcogenică, 27 obținute prin procedeul descris de invenție, pot fi utilizate ca atare sau în funcție de cerințele beneficiarului, pot urma un flux tehnologic de prelucrare optică. 29
Topirea sub presiune a elementelor optice din sticlă necesită o ridicare a temperaturii puțin peste Tg și o reducere la minimum a contactului între sticlă și matriță, pentru a evita 31 aderarea sticlei de As2S3 la matrița metalică. Prin procedeul descris în prezenta invenție, sticla de As2S3 poate fi încălzită până la 491 ’C și de asemenea poate fi ținută în contact cu 33 matrița din aluminiu maximum 5 min. Microlentilele profilate în forme diferite sunt obținute intacte după profilarea acestora prin încălzire în matrițe metalice. 35
Au fost executate matrițe din aluminiu cu dimensiunile de 10/10/1,5 mm, în care au fost obținute prin identare alveole sferice cu diametrul între 100 și 500 pm, și prismatice, 37 piramide cu baza pătrată de 350/350 pm. în alveolele practicate pe plăcile din aluminiu, au fost introduse microbile sferice cu diametrul adecvat. 39
Se dau, în continuare, 3 exemple de realizare a invenției.
Exemplul 1. Cu cât temperatura este mai ridicată, topitura udă mai bine metalul și 41 ia forma matriței, fără a fi nevoie pentru profilarea lentilei de exercitarea unei presiuni.
Domeniul de frecvență al generatorului este acordat la 200 kHz. 43
Instalația a fost vidată la 2x10'5 torr. A fost introdus în incinta Ar 99,999% la 1,1 atm.
Se efectuează tratamentul termic în atmosferă protectoare de argon, conform 45 parametrilor de lucru din tabelul 1.
RO 127642 Β1
Tabelul 1
Temperatura nacelei din grafit în funcfie de puterea indusă și timpul de operare
| Putere | Timp | Temperatură |
| (%) | min | CO |
| 50,00 | 65 | 410,00 |
| 43,00 | 60 | 357,80 |
| 17,57 | 30 | 192,20 |
| 10,00 | 20 | 172,00 |
| 5,00 | 10 | 164,00 |
| 0,00 | 0 | 60,00 |
Sticla de As2S3 a Umplut locașurile matriței și a aderat ferm la matriță. Matrițele din aluminiu au fost dizolvate în soluție HCI 12%, timp = 30 min. Sticla de As2S3 este stabilă chiar în soluții puternic acide.
Microelementele optice pentru infraroșu, din sticlă calcogenică, cu suprafețele asferice obținute au fost spălate în apă distilată, sortate și evaluate la microscopul Alpha XJL-2ARP Elektro Optica.
Exemplul 2. Pentru obținerea unor forme complexe, tratamentul termic a fost modificat, cu trecerea pentru scurt timp a pragului de temperatură de 410°C, peste care presiunea de vapori a As2S3 devine sesizabilă prin depunerile gălbui la peretele din sticlă de cuarț al instalației de tratament termic în atmosferă de argon.
A fost vidată instalația la 2x10-5 torr. A fost introdus în incintă Ar 99,999% la 1,1 atm.
Domeniul de frecvență al generatorului este acordat la 200 kHz.
Se efectuează tratamentul termic în atmosferă protectoare de argon, conform parametrilor de lucru din tabelul 2.
Tabelul 2
Temperatura nacelei din grafit în funcție de puterea indusă și timpul de operare
| Putere | Timp | Temperatură |
| (%) | min | co |
| 65,00 | 67 | 491,00 |
| 60,00 | 65 | 464,00 |
| 55,00 | 63 | 437,00 |
| 50,00 | 60 | 410,00 |
| 47,30 | 55 | 392,00 |
| 35,00 | 45 | 298,00 |
| 0,00 | 0 | 60,00 |
RO 127642 Β1
Sticla de As2S3 a umplut locașurile matriței și a aderat ferm la matriță. Matrițele din aluminiu au fost dizolvate în soluție HC112%, timp = 30 min. în soluție rămân microlentilele din sticlă rie As2S3.
Microlentilele astfel obținute au fost spălate în apă distilată, sortate și evaluate la microscopul Alpha XJL-2ARP Elektro-Optika.
Au fost obținute microelemente optice pentru infraroșu de tip calotă sferică și prismatice.
Exemplul 3. Experimentările care au fost efectuate în continuare, au avut în vedere testarea deformării microbilelor cu care sunt încărcate matrițele, în timp, la temperaturi la care presiunea de vapori a sticlei de As2S3 este redusă și nu se observă depuneri pe incinta din sticlă rie cuarț a instalației de tratament termic.
A fost vidată instalația la 2x10’5 torr. A fost introdus în incinta Ar 99,999% la 1,1 atm.
Domeniul de frecvență al generatorului este acordat la 200 kHz.
Se efectuează tratamentul termic în atmosferă protectoare de argon, conform parametrilor de lucru din tabelul 3.
Ta belul 3
Temperatura nacelei din grafit în funcfie de puterea indusă și timpul de operare
| Putere | Timp | Temperatură |
| (%) | min | CC) |
| 42 | 105 | 351,75 |
| 43 | 77 | 360,13 |
| 42 | 60 | 351,75 |
| 41 | 45 | 343,38 |
| 40 | 40 | 335,00 |
| 39 | 25 | 332,00 |
| 37 | 10 | 315,00 |
| 0 | 0 | 60,00 |
Sticla de As2S3 a umplut locașurile matriței și a aderat ferm la matriță. Matrițele din aluminiu au fost dizolvate în soluție HC112%, timp = 30 min. Elementele optice de infraroșu au fost spălate în apă distilată, sortate și evaluate la microscopul Alpha XJL-2ARP Elektro Optics.
Au fost obținute microelemente optice prismatice pentru infraroșu, cu forma complexă, având o suprafață sferică și una asferică.
Claims (4)
- 3 Procedeu pentru obținerea de microelemente optice pentru infraroșu, din sticlă calcogenică, caracterizat prin aceea că se introduc în alveole practicate pe o matriță din
- 5 alum iniu microbile sferice de sticlă de As2S3, alveolele fiind în prealabil încălzite, în atmosferă protectoare de argon la 1,1 atm, prin tratament termic într-o incintă formată dintr-un tub
- 7 transparent de cuarț, vidat la 2x205 torr, într-o instalație de încălzire inductivă cu o putere maximă de 30 kW, într-un interval de frecvență de 50...300 kHz, la o temperatură de
- 9 360...49ΓΟ, după care matrițele din aluminiu sunt dizolvate într-o soluție de HCI 12%, rezultând microelemente optice, care sunt spălate în apă distilată, sortate și evaluate 11 microscopic.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201001136A RO127642B1 (ro) | 2010-11-19 | 2010-11-19 | Procedeu pentru obţinerea de microelemente optice pentru infraroşu din sticlă calcogenică |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201001136A RO127642B1 (ro) | 2010-11-19 | 2010-11-19 | Procedeu pentru obţinerea de microelemente optice pentru infraroşu din sticlă calcogenică |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RO127642A2 RO127642A2 (ro) | 2012-07-30 |
| RO127642B1 true RO127642B1 (ro) | 2015-06-30 |
Family
ID=46575988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ROA201001136A RO127642B1 (ro) | 2010-11-19 | 2010-11-19 | Procedeu pentru obţinerea de microelemente optice pentru infraroşu din sticlă calcogenică |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RO (1) | RO127642B1 (ro) |
-
2010
- 2010-11-19 RO ROA201001136A patent/RO127642B1/ro unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RO127642A2 (ro) | 2012-07-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Surdo et al. | Single‐shot laser additive manufacturing of high fill‐factor microlens arrays | |
| CN102785025A (zh) | 利用飞秒激光增强化学刻蚀制备大规模微透镜阵列的方法 | |
| CN101885466B (zh) | 二元光学玻璃透镜的制造及封装mems红外探测器的方法 | |
| KR20130057954A (ko) | 나노섬 마스크를 이용한 대면적 무반사 나노구조를 구비하는 렌즈 및 이의 제조 방법 | |
| US20100130246A1 (en) | Method and Apparatus for Producing Hybrid Lenses | |
| Wang et al. | Chalcogenide glass IR artificial compound eyes based on femtosecond laser microfabrication | |
| CN104923919B (zh) | 在液膜‑透明材料界面制备环形结构或微凸透镜的方法 | |
| CN111679348A (zh) | 一种微透镜阵列及其制备方法 | |
| CN115945797B (zh) | 微通道及透镜阵列型防近视眼镜 | |
| CN115091665A (zh) | 一种渐变式复眼结构的防近视眼镜镜片模具的制备方法 | |
| RO127642B1 (ro) | Procedeu pentru obţinerea de microelemente optice pentru infraroşu din sticlă calcogenică | |
| CN109031482B (zh) | 一种制备微透镜结构的方法 | |
| US20170125741A1 (en) | Glass substrate, organic el illuminator, and method for producing glass substrate | |
| CN1330594C (zh) | 玻璃光学元件的制造方法 | |
| CN101504468B (zh) | 单片集成微型透镜的制作方法 | |
| CN105549129B (zh) | 一种提高大面积微透镜阵列均匀成形的方法 | |
| WO2021012144A1 (zh) | 减反射玻璃及其制备方法与应用 | |
| CN116400437A (zh) | 一种高折射率grin红外透镜及其制备方法 | |
| JP5838608B2 (ja) | 集光型太陽光発電装置の製造方法 | |
| JP5081866B2 (ja) | 集光式太陽光発電用２次光学系ガラス部材ホモジナイザーの製造方法 | |
| KR20110059480A (ko) | 고집광 태양광발전 시스템용 집광구조물 및 이의 제조방법 | |
| Zhang et al. | IR chalcogenide microlens arrays | |
| JP2011513166A (ja) | 加熱成形によるガラス製品の製造装置及び製造方法 | |
| CN104880807B (zh) | 一种用于双波长激光加工的F‑θ光学镜头 | |
| He et al. | Fabrication of chalcogenide double plano-surface microlens arrays via precision molding |