【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超精密抛光，尤其涉及一种碳化钨光学模具微细结构的超精密抛光方法及抛光设备。
技术介绍
1、目前，光学元件复制技术包括热压成型法、模压成型法和注射成型法等，效率高，成本低，非常适用于光学元件的批量生产，其核心前提是需要有微米级乃至亚微米级面形精度的光学模具。碳化钨物理化学性质优良，是目前最顶级的光学模具材料之一。超精密抛光是光学模具镀膜前的最后一道工序，直接决定了光学模具的面型精度。
2、然而，随着光电产业的发展，对光学元件及其模具上微细结构区域的尺寸与面形精度提出了越来越高的要求。例如，现有的非球面光学模具中的非球面区域与平面区域之间普遍存在半径仅为0.2～1mm之间的微小过渡圆弧区域，其几何尺寸远小于小磨头抛光、气囊抛光、磁流变抛光等现有光学模具超精密确定性抛光方式的最小加工区域尺寸，因此，根据现有加工手段无法实现对上述微细结构区域的抛光。电化学/电解抛光等理论上可以实现对包括微细结构区域的光学模具的整体进行抛光，但无法针对特定的局部区域进行抛光，无法提高面形精度。此外，以微阵列光学元件为代表的微光学元件对应的模具的几何特征更是只有亚毫米级甚至是微米级，完全无法通过上述方式进行超精密确定性抛光，导致其难以通过复制技术制造，效率低下，成本高昂，且元件质量难以保持一致，阻碍了微光学元件的进一步大规模应用。
3、因此，需要一种碳化钨光学模具微细结构的超精密抛光方法，以解决上述技术方案中存在的问题。
技术实现思路
1、为此，本专利技术提供了一种碳化钨
2、根据本专利技术的一个方面，提供了一种碳化钨光学模具微细结构的超精密抛光方法，在抛光设备中执行，所述抛光设备包括喷嘴、模具电极、微细抛光电极、直流电源，所述直流电源的阳极与所述模具电极相连，所述模具电极与所述光学模具抵接，所述直流电源的阴极与所述微细抛光电极相连，所述光学模具的待抛光区域表面包括微细结构区域，其中，所述方法包括：调整所述微细抛光电极的空间位置和几何姿态，以使所述微细抛光电极与所述光学模具的待抛光区域之间的间隔小于预定间隔；通过所述喷嘴向所述光学模具的待抛光区域喷洒具有碱性介质的电化学溶液，以便所述待抛光区域与喷洒在所述待抛光区域的电化学溶液中的碱性介质进行电化学反应，以使所述待抛光区域表面的固体状碳化钨材料转换为游离状钨酸根并去除，实现对所述待抛光区域抛光。
3、可选地，在根据本专利技术的碳化钨光学模具微细结构的超精密抛光方法中，所述抛光设备还包括：底座、安装于所述底座上的第一支撑架、主轴、固定于所述主轴的真空吸盘，所述主轴通过连接件固定于所述第一支撑架，且所述主轴适于带动所述真空吸盘转动；在调整所述微细抛光电极的空间位置和几何姿态之前，还包括：控制所述真空吸盘为真空状态，以通过所述真空吸盘来安装所述光学模具。
4、可选地，在根据本专利技术的碳化钨光学模具微细结构的超精密抛光方法中，所述抛光设备还包括盛液槽、蠕动泵，所述盛液槽布置在所述光学模具正下方，适于收纳对所述待抛光区域抛光过程中的电化学溶液，所述蠕动泵通过输液管与所述盛液槽、所述喷嘴连接；通过所述喷嘴向所述光学模具的待抛光区域喷洒具有碱性介质的电化学溶液，包括：控制所述蠕动泵带动所述盛液槽中的电化学溶液经由所述输液管流至所述喷嘴处，以便通过所述喷嘴将所述电化学溶液喷洒在所述光学模具的待抛光区域，且所述电化学溶液适于下坠至所述盛液槽中。
5、可选地，在根据本专利技术的碳化钨光学模具微细结构的超精密抛光方法中，所述抛光设备还包括水平位移平台、固定于所述水平位移平台的姿态支架，微细抛光电极固定于所述姿态支架；调整所述微细抛光电极的空间位置和几何姿态，以使所述微细抛光电极与所述光学模具的待抛光区域之间的间隔小于预定间隔，包括：通过所述水平位移平台和所述姿态支架，来调整所述微细抛光电极的空间位置和几何姿态，进而调整所述微细抛光电极与所述光学模具的待抛光区域表面的间隔，以使所述微细抛光电极与所述光学模具的待抛光区域之间的间隔小于预定间隔。
6、可选地，在根据本专利技术的碳化钨光学模具微细结构的超精密抛光方法中，所述方法还包括：通过所述水平位移平台和所述姿态支架，来调整所述微细抛光电极的空间位置和几何姿态，进而调整所述待抛光区域表面的局部区域与微细抛光电极表面的间隔，以便调整所述局部区域的固体状碳化钨材料去除速率。
7、可选地，在根据本专利技术的碳化钨光学模具微细结构的超精密抛光方法中，所述方法还包括：控制所述微细抛光电极在所述待抛光区域表面的局部区域的间隔处的停留时间，以便控制所述局部区域的固体状碳化钨材料去除量。
8、可选地，在根据本专利技术的碳化钨光学模具微细结构的超精密抛光方法中，所述抛光设备还包括与所述水平位移平台连接的位移驱动组件、与所述姿态支架连接的姿态驱动组件；通过所述水平位移平台和所述姿态支架，来调整所述微细抛光电极的空间位置和几何姿态，包括：控制所述位移驱动组件驱动所述水平位移平台沿第一水平方向或第二水平方向移动，以带动所述姿态支架和所述微细抛光电极同步移动，以便调整所述微细抛光电极的空间位置，所述第一水平方向与所述第二水平方向垂直；控制姿态驱动组件驱动所述姿态支架带动所述微细抛光电极运动，以调整所述微细抛光电极的几何姿态。
9、可选地，在根据本专利技术的碳化钨光学模具微细结构的超精密抛光方法中，在所述电化学反应的过程中，所述光学模具的待抛光区域表面与微细抛光电极表面的间隔不断变化，其中，当所述光学模具的待抛光区域表面与所述微细抛光电极表面的间隔大于预定间隔时，所述电化学反应停止进行。
10、可选地，在根据本专利技术的碳化钨光学模具微细结构的超精密抛光方法中，所述电化学反应过程如下：
11、
12、可选地，在根据本专利技术的碳化钨光学模具微细结构的超精密抛光方法中，所述电化学溶液的配比成分如下：
13、铁氰化钾(k3[fe(cn)6])：氢氧化钾(koh)：去离子水(di)＝1:1:10。
14、可选地，在根据本专利技术的碳化钨光学模具微细结构的超精密抛光方法中，所述微细结构为毫米级或微米级的微细结构；所述微细抛光电极为毫米级或微米级的微细抛光电极。
15、可选地，在根据本专利技术的碳化钨光学模具微细结构的超精密抛光方法中，所述微细结构区域包括半径为0.2～1mm的过渡圆弧区域。
16、根据本专利技术的一个方面，提供了一种抛光设备，包括：喷嘴，布置在光学模具上方，适于向所述光学模具的待抛光区域喷洒具有碱性介质的电化学溶液，其中，所述光学模具的待抛光区域包括微细结构区域；模具电极，与所述光学模具抵接；微细抛光电极，与所述光学模具的待抛光区域之间的间隔小于预定间隔；直流电源，所述直流电源的阳极与所述模具电极相连，所述直流电源的阴极与所述微细抛光电极相连，以便所述待抛光区域与喷洒在所述待抛光区域的电化学溶液中的碱性介质进行电化学反应，以使所述待抛光区域表面的固体状本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种碳化钨光学模具微细结构的超精密抛光方法，在抛光设备中执行，所述抛光设备包括喷嘴、模具电极、微细抛光电极、直流电源，所述直流电源的阳极与所述模具电极相连，所述模具电极与所述光学模具抵接，所述直流电源的阴极与所述微细抛光电极相连，所述光学模具的待抛光区域表面包括微细结构区域，其中，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述抛光设备还包括：底座、安装于所述底座上的第一支撑架、主轴、固定于所述主轴的真空吸盘，所述主轴通过连接件固定于所述第一支撑架，且所述主轴适于带动所述真空吸盘转动；
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述抛光设备还包括盛液槽、蠕动泵，所述盛液槽布置在所述光学模具正下方，适于收纳对所述待抛光区域抛光过程中的电化学溶液，所述蠕动泵通过输液管与所述盛液槽、所述喷嘴连接；
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述抛光设备还包括水平位移平台、固定于所述水平位移平台的姿态支架，微细抛光电极固定于所述姿态支架；
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述方法还包括：
6.如权利要求1-5中任一项
7.如权利要求4或5所述的方法，其中，所述抛光设备还包括与所述水平位移平台连接的位移驱动组件、与所述姿态支架连接的姿态驱动组件；
8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，
9.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述电化学反应过程如下：
10.一种抛光设备，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种碳化钨光学模具微细结构的超精密抛光方法，在抛光设备中执行，所述抛光设备包括喷嘴、模具电极、微细抛光电极、直流电源，所述直流电源的阳极与所述模具电极相连，所述模具电极与所述光学模具抵接，所述直流电源的阴极与所述微细抛光电极相连，所述光学模具的待抛光区域表面包括微细结构区域，其中，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述抛光设备还包括：底座、安装于所述底座上的第一支撑架、主轴、固定于所述主轴的真空吸盘，所述主轴通过连接件固定于所述第一支撑架，且所述主轴适于带动所述真空吸盘转动；
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述抛光设备还包括盛液槽、蠕动泵，所述盛液槽布置在所述光学模具正下方，适于收纳对所述待抛光区域抛光过程中的电化学溶...
【专利技术属性】
技术研发人员：康宁，尹韶辉，周仁宸，郭曦鹏，王定文，
申请(专利权)人：无锡市锡山区半导体先进制造创新中心，
类型：发明
国别省市：
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