阅读说明：本技术 热压成型玻璃及其加工方法 (hot press forming glass and processing method thereof ) 是由 王晶 张必明 于 2019-07-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种热压成型玻璃及其加工方法。所述热压成型玻璃包括基体及形成于所述基体的衍射微结构,所述衍射微结构包括多个平行间隔设置的线纹以及位于相邻所述刻痕之间的狭缝。所述线纹的线宽大于等于150nm,所述狭缝的深度为所述线宽的0.9-1.2倍。本发明提供的加工方法包括升温至模压温度、对玻璃基板进行合模、加压、保温,冷却到开模温度后开模得到所述热压成型玻璃。本发明的热压成型玻璃及工艺方法精确制作出设计尺寸,降低对设备的要求,满足实际工业应用需求。(The invention discloses hot-press formed glass and a processing method thereof. The hot-press forming glass comprises a base body and a diffraction microstructure formed on the base body, wherein the diffraction microstructure comprises a plurality of lines arranged in parallel at intervals and a slit positioned between every two adjacent scores. The line width of the lines is more than or equal to 150nm, and the depth of the slits is 0.9-1.2 times of the line width. The processing method provided by the invention comprises the steps of heating to a mould pressing temperature, carrying out mould closing, pressurization and heat preservation on the glass substrate, cooling to a mould opening temperature, and then opening the mould to obtain the hot-press formed glass. The hot-press formed glass and the process method accurately manufacture the designed size, reduce the requirements on equipment and meet the requirements of actual industrial application.)

热压成型玻璃及其加工方法

【技术领域】

本发明实施例涉及衍射微光学元器件，尤其涉及一种热压成型玻璃及其加工方法。

【背景技术】

目前应用在衍射微光学元器件的光学微纳结构，制作方法主要有四种，包括无掩模的直写技术、传统的套刻方法、灰度掩模法和纳米压印法。

无掩模的直写技术主要包括激光直写、电子束直写和离子束直写，较适于制作单件多相位或者结构简单的连续轮廓器件，且制作的器件具有较高的衍射效率。但其最大的问题是不能精确控制轮廓深度和刻蚀图形的轮廓变形，且所需设备比较昂贵。其中分辨率比较高的电子束直写，还存在曝光时间长而增加了器件的制作费用和效率问题，以及由于临近效应的影响使得复杂轮廓器件的曝光量难以精确控制等实际加工问题。

传统的套刻方法，由于加工环节多、周期长、对准精度难以控制，影响衍射微光学元器件的制作精度和衍射效率的进一步提高。但若采用目前集成芯片的制作工艺方法进行套刻，制作精度可以达到50nm以下，然而此工艺设备价格非常昂贵且对国内禁售，设备技术处于封锁的状态。

因此，实有必要提供一种新的制造衍射微光学元器件的方法。

【

发明内容

】

针对相关技术中衍射微光学元器件的光学微纳结构制造方法加工环节多、周期长、对准精度难以控制，影响衍射微光学元器件的制作精度和衍射效率的进一步提高，需要提供一种新的衍射光学元器件及其加工方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种热压成型玻璃，包括基体及形成于所述基体的衍射微结构，所述衍射微结构包括多个平行间隔设置的线纹以及位于相邻所述刻痕之间的狭缝，所述线纹的线宽大于等于150nm。

优选的，所述狭缝的深度为所述线宽的0.9-1.2倍。

本发明提供了一种热压成型玻璃的加工方法，包括如下步骤：

S1：提供第一模具、与所述第一模具相对间隔设置的第二模具，将所述第一模具与所述第二模具加热至第一温度T1；

S2：提供光栅模板以及玻璃样品，将所述玻璃样品放置在所述光栅模板上，将所述光栅模板固定于所述第一模具使得所述玻璃样品朝向所述第二模具；

S3：将所述第一模具和所述第二模具升温至模压温度T2；

S4：待温度达到至模压温度T2后，对所述第二模具施加第一压力N1，使其以稳定的下压速度V1压合所述第一模具，压合所述第一模具后在保压压力N2下保压。

S5：冷却所述第二模具至开模温度T3，达到开模温度T3后以脱模速度V2打开模具，印有目标结构的玻璃样品会从所述光栅模板与第二模具中脱落；其中T2＝2T1。

优选的，步骤S3中的模压温度T2为450-600℃。

优选的，步骤S4中的第一压力N1为5000～15000N。

优选的，步骤S4中的下压速度V1为100N/s～500N/s。

优选的，步骤S4中的保压压力N2为3000～12000N。

优选的，步骤S4中的保压时间为100～300s。

优选的，步骤S5中的冷却所述第二模具的冷却速度为10℃/s～50℃/s。

优选的，步骤S5中的脱模温度T3为400-500℃。

优选的，步骤S5中的脱模速度V2为200N/s～500N/s。

与相关技术相比，所述热压成型玻璃的加工方法不需要对制件进行后续的刻蚀处理，也不要曝光显影，因此能够精确制作出设计尺寸。此外，玻璃比一般透明树脂或者光刻胶的光学稳定高很多，不存在日光照射环境下使用寿命短暂的担忧，且玻璃的在目前的透明材料中相对折射率更高。本发明能精确制作出设计尺寸，降低对设备的要求，满足实际工业应用需求。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为本发明一种热压成型玻璃加工设备的侧面示意图；

图2是本发明的电铸子模板的局部结构图；

图3为对所述玻璃基板进行加工的加工构造示意图；

图4为本发明热压成型玻璃的加工方法的流程图；

图5为本发明热压成型玻璃的电镜图片。

【

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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明一种热压成型玻璃加工设备10的侧面示意图。所述加工设备10包括第一机台11、第二机台13、第一模具15、第二模具17及电铸子模板19。所述第一机台11与所述第二机台13相对间隔设置，且所述第一机台11与所述第二机台13相对活动调整二者之间的间距。所述第一模具15固设于所述第一机台11临近所述第二机台13侧表面，所述第二模具17固设于所述第二机台13临近所述第一机台11侧表面，所述第一模具15与所述第二模具17相对间隔设置。所述电铸子模板19叠设于所述第二模具17远离所述第二机台13侧表面，且相对所述第一模具15间隔设置。

请参阅图2，图2是本发明的电铸子模板19的结构图。所述电铸子模板19是通过电铸工艺在基体表面复制形成精确微细、复杂和某些难于用其他方法加工的特殊形状模具。所述电铸子模板19包括电铸基体191、柱状凸起193及柱状沟槽195。所述柱状凸起193及柱状沟槽195形成于所述电铸基体191的一侧表面，且所述柱状凸起193及柱状沟槽195均匀间隔设置。

请结合参阅图3和图4，图3为对所述玻璃基板20进行加工的加工构造示意图，图4为本发明热压成型玻璃的加工方法的流程图。在本实施例中，所述电铸子模板19为光栅模板19，所述加工方法具体包括：

S1：提供第一模具15、与所述第一模具15相对间隔设置的第二模具17，将所述第一模具15与所述第二模具17加热至第一温度T1。

S2：提供光栅模板19以及玻璃样品20，将所述玻璃样品20放置在所述光栅模板19上，将所述光栅模板19固定于所述第一模具15使得所述玻璃样品20朝向所述第二模具17。

S3：将所述第一模具15和所述第二模具17升温至模压温度T2。其中，模压温度T2为450-600℃，优选为玻璃的转变温度Tg。

S4：待温度达到至模压温度T2后，对所述第二模具17施加第一压力N1，使其以稳定的下压速度V1压合所述第一模具15，压合所述第一模具后在保压压力N2下保压。其中，第一压力N1为5000～15000N，优选为12000N；下压速度V1为100N/s～500N/s，优选为300N/s；保压压力N2为3000～12000N，优选为10000N；保压时间为100～300s，优选为240s。

S5：冷却所述第二模具17至开模温度T3，达到开模温度T3后以脱模速度V2打开模具，印有目标结构的玻璃样品20会从所述光栅模板19与第二模具17中脱落；其中T2＝2T1。具体的，冷却所述第二模具17的冷却速度为10℃/s～50℃/s，优选为30℃/s；脱模温度T3为400-500℃，优选为玻璃样品的转变温度Tg；脱模速度V2为200N/s～500N/s，优选为300N/s。

其中，在步骤S2中，所述光栅模板19是通过电镀法纳米压印母模板得到。所述母模板通过电子束直写或激光直写得到。

请参阅图5，图5为本发明提供的热压成型玻璃50的电镜图片。所述热压成型玻璃50包括基体51及形成于所述基体的衍射微结构53。所述热压成型玻璃50是采用电铸复制子模板19热压加工而成。所述衍射微结构53包括多个平行间隔设置的线纹531以及位于相邻所述刻痕之间的狭缝533。如图片所示，相邻狭缝533之间的宽度有147nm，也有148nm，相邻线纹531之间的间距有101nm的，相邻的一线纹和一狭缝为351nm。所述线纹531的线宽大于等于150nm，所述狭缝的深度为所述线宽的0.9-1.2倍。

与相关技术相比，所述热压成型玻璃50的加工方法不需要对制件进行后续的刻蚀处理，也不要曝光显影，因此能够精确制作出设计尺寸。此外，玻璃比一般透明树脂或者光刻胶的光学稳定高很多，不存在日光照射环境下使用寿命短暂的担忧，且玻璃的在目前的透明材料中相对折射率更高。本发明能精确制作出设计尺寸的所述热压成型玻璃50，降低对设备的要求，满足实际工业应用需求。

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。