阅读说明：本技术 一种基于时序控制的二维光栅高效制造方法 (Two-dimensional grating efficient manufacturing method based on time sequence control ) 是由 刘红忠 蔡崇文 叶国永 史永胜 尹磊 雷彪 牛东 于 2021-02-01 设计创作，主要内容包括：一种基于时序控制的二维光栅高效制造方法,先清洗导轨上表面,然后涂布光刻胶；再打开线光源预热,将导轨放置在匀速移动平台上,把掩膜版和时序开关依次布置在导轨上方；导轨匀速运动,通过时序信号控制时序开关的通断,从而控制线光源是否对光刻胶进行曝光,实现用时序信号与导轨速度控制栅距；然后配置显影液,将曝光后的导轨放入显影液中显影；最后对显影后的导轨进行刻蚀,然后去除光刻胶,得到导轨共体二维光栅；本发明直接在导轨表面制造二维光栅,降低光栅与导轨粘贴的不稳定性以及装配误差；利用时序信号的精确时间插分实现光栅栅距的空间插分,有效提高光栅的制造精度,同时提高光栅的加工效率。(A two-dimensional grating high-efficiency manufacturing method based on time sequence control comprises the steps of firstly cleaning the upper surface of a guide rail, and then coating photoresist; opening a linear light source for preheating, placing the guide rail on a constant-speed moving platform, and sequentially arranging a mask plate and a time sequence switch above the guide rail; the guide rail moves at a constant speed, and the on-off of the time sequence switch is controlled through the time sequence signal, so that whether the light source exposes the photoresist is controlled, and the control of the grid distance by the time sequence signal and the guide rail speed is realized; then preparing a developing solution, and putting the exposed guide rail into the developing solution for developing; finally, etching the developed guide rail, and then removing the photoresist to obtain the guide rail integrated two-dimensional grating; the invention directly manufactures the two-dimensional grating on the surface of the guide rail, thereby reducing the instability of the adhesion of the grating and the guide rail and the assembly error; the space interpolation of the grating pitch is realized by utilizing the accurate time interpolation of the time sequence signal, the manufacturing precision of the grating is effectively improved, and meanwhile, the processing efficiency of the grating is improved.)

一种基于时序控制的二维光栅高效制造方法

技术领域

本发明属于精密制造光栅技术领域，具体涉及一种基于时序控制的二维光栅高效制造方法。

背景技术

光栅共体制造是将光栅尺与被测对象一体化制造，能有效的提高系统工作过程中的稳定性和降低系统装配误差。以数控机床或精密定位平台中的导轨为例，将二维光栅直接制造在导轨表面来实现直线导轨的直线导向与定位测量功能，相比于传统的在导轨外侧粘贴或螺栓固定两个光栅尺，能有效的降低系统装配误差。

而针对于这种狭长二维光栅的制造，由于其长宽比特别大，传统光刻方法需要特别大的掩膜版，制成的光栅存在幅面限制、拼接问题。同时传统方法是利用掩模板的栅距来控制光栅栅距，固定的掩模板栅距只能制造栅距和占空比固定的光栅，当制作不同栅距的二维光栅时，需要频繁的更换掩模板，大大的降低了加工效率。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于时序控制的二维光栅高效制造方法，直接在导轨表面制作二维光栅，降低二维光栅与导轨粘贴的不稳定性以及装配误差，提高二维光栅的制造精度及加工效率。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种基于时序控制的二维光栅高效制造方法，包括以下步骤：

1)清洗导轨上表面，然后涂布光刻胶；

2)打开线光源预热，将导轨放置在匀速移动平台上，把掩膜版和脉冲开关依次布置在导轨上方；导轨匀速运动，通过时序信号控制时序开关的通断，从而控制线光源是否对光刻胶进行曝光，实现时序信号与导轨速度控制栅距；

3)配置显影液，将曝光后的导轨显影；

4)对显影后的导轨进行刻蚀，然后去除光刻胶，得到共体导轨二维光栅。

所述的步骤1)中光刻胶为EPG535或EPG510，涂布的厚度为0.7～3μm。

所述的步骤2)中实现时序信号与导轨速度控制栅距，具体为：

P＝v/f

a＝a_f

其中P为二维光栅栅距,a为二维光栅的占空比，f为时序信号频率，a_f为时序信号的占空比，v为导轨速度。

所述的步骤2)中掩膜版栅距为0.1-100μm。

所述的步骤2)中导轨匀速运动速度v＝0.1-10mm/s。

所述的步骤2)中控制时序开关的时序信号的频率f＝0.01-10khz。

所述的步骤4)中所得到共体导轨二维光栅的栅距为0.1-100μm，占空比为20-80％，共体导轨二维光栅在导轨运行方向的长度为1-50m。

本发明的有益效果为：

由于二维光栅与导轨一体化制造，所以降低光栅与导轨粘贴的不稳定性以及装配误差；由于利用时序信号的精确时间插分实现光栅栅距的空间插分，所以有效提高光栅的制造精度，同时提高光栅的加工效率。

附图说明

图1是实施例在导轨上表面涂布光刻胶的示意图。

图2是实施例通过时序信号控制时序开关对光刻胶曝光的示意图。

图3是实施例掩膜版俯视图。

图4是实施例显影后槽型示意图。

图5是实施例刻蚀后导轨示意图。

图6是实施例去除光刻胶，得到共体导轨二维光栅正视图。

图7是实施例共体导轨二维光栅的俯视图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做详细描述。

一种基于时序控制的二维光栅高效制造方法，包括以下步骤：

1)参照图1，清洗导轨1的上表面，然后涂布EPG535光刻胶2，涂布的厚度为2μm；

2)参照图2和图3，打开线光源5预热，将导轨1放置在匀速移动平台上，把掩膜版3和时序开关4依次布置在导轨1上方；导轨1匀速运动的速度v＝1mm/s，时序信号的频率f＝0.05kHz,控制时序开关4的通断，从而控制线光源5是否对光刻胶2进行曝光，实现用时序信号与导轨速度控制栅距，具体为：

P＝v/f

a＝a_f

其中P为二维光栅栅距,a为二维光栅的占空比，f为时序信号频率，a_f为时序信号的占空比，v为导轨速度；

3)参照图4，配置浓度为5‰的氢氧化钠溶液，然后将曝光后的导轨1放入显影液中对光刻胶显影；

4)参照图5、图6和图7，用氯化铁溶液对显影后的导轨1进行刻蚀，然后去除光刻胶2，得到共体导轨二维光栅6，其栅距为20μm，占空比为50％，共体导轨二维光栅6在导轨运行方向的长度为2m。

本实施例的有益效果为：二维光栅与导轨一体化制造，降低光栅与导轨粘贴的不稳定性以及装配误差；利用脉冲信号的精确时间插分实现光栅栅距的空间插分，有效提高光栅的制造精度，栅距误差控制在3％以内，同时避免加工不同栅距时频繁更换掩膜版，提高了光栅的加工效率。