美國(guó)《Applied Optics》雜志封面刊登北理工光學(xué)微透鏡陣列制造最新成果
發(fā)布日期：2017-09-04 供稿：機(jī)械學(xué)院
編輯：鄂嵋 審核：左正興 閱讀次數(shù)：日前,，北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院周天豐教授團(tuán)隊(duì)撰寫的論文“界面熱阻對(duì)玻璃微透鏡陣列精密模壓成形表面形貌演化規(guī)律研究”在美國(guó)光學(xué)雜志《Applied Optics》上封面刊登。
玻璃微透鏡陣列是由單元特征尺寸為數(shù)百納米到數(shù)十微米的透鏡陣列組成的玻璃光學(xué)元件,，單位面積內(nèi)微納單元數(shù)量巨大,，具有特殊的幾何光學(xué)特性，是下一代光學(xué)系統(tǒng)的主要發(fā)展方向,。 玻璃微透鏡模壓制造是指在高溫下施加一定的壓力將模具表面的微透鏡形狀復(fù)制到受熱軟化的玻璃表面上,，經(jīng)退火冷卻固化，在光學(xué)玻璃材料表面加工出微透鏡陣列,。該方法與傳統(tǒng)微切削,、MEMS刻蝕等加工技術(shù)相比，具有成形精度高,、效率高,、一致性好和加工成本低等特點(diǎn)，適合大批量生產(chǎn)制造,，被認(rèn)為是光學(xué)微透鏡陣列制造最有效方法之一,，具有較高的研究與應(yīng)用價(jià)值，圖為微透鏡陣列模壓成形的主要流程,。
(a)加熱保溫 (b)高溫加壓 (c)減壓退火 (d)冷卻脫模
研究團(tuán)隊(duì)分析了精密模壓成形玻璃微透鏡陣列過程中界面?zhèn)鳠岈F(xiàn)象,，建立了玻璃-模具界面熱阻的計(jì)算模型，并對(duì)玻璃精密模壓成形中加熱階段這一影響成形精度的重要一環(huán)進(jìn)行了數(shù)值解析,，提出了成形過程中壓平效應(yīng)對(duì)成形表面粗糙度的演化理論,，并通過試驗(yàn)研究了加熱時(shí)間對(duì)成形玻璃透鏡表面粗糙度的影響規(guī)律，分析了界面黏接現(xiàn)象的產(chǎn)生原因,。
壓平效應(yīng)對(duì)成形玻璃器件表面粗糙度的影響
研究團(tuán)隊(duì)在耐熱不銹鋼基材表面制備了磷化鎳（Ni-P）鍍層,，在此材料上使用超精密金剛石銑削技術(shù)在鍍層表面加工出微透鏡陣列的方式制備了模壓成形用模具，并使用兩種粗糙度的低熔點(diǎn)光學(xué)玻璃模壓制造了光學(xué)玻璃微透鏡陣列,。
模壓成形得到的玻璃微透鏡陣列器件
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