專利名稱：二元光學(xué)組件橫向制作裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種微光學(xué)元件的制作裝置，尤其涉及一種二元光學(xué)組件 橫向制作裝置。
背景技術(shù)：
二元光學(xué)元件的制作方法源自于超大規(guī)模集成電路中的微電子加工技術(shù)。 但相對于微電子加工技術(shù)，二元光學(xué)元件有著三維浮雕結(jié)構(gòu)，加工時，既需要 控制平面圖案的橫向加工精度也需要控制其縱向深度的加工精度。二元光學(xué)元 件的制作工藝按浮雕的形狀可以分為多臺階加工工藝和連續(xù)相位加工工藝。前 者主要包括掩模套刻法、多次薄膜沉積法、數(shù)字灰度掩模法。后者則為直寫工 藝，主要包括激光束、電子束直寫法及金剛石車削法。這些原有的方法都只能 完成二元光學(xué)元件和元件陣列的制作，當(dāng)需要用二元光學(xué)元件搭建系統(tǒng)時，由 于二元光學(xué)元件過于微小，且系統(tǒng)對各元件的對準(zhǔn)精度要求很高，因此限制了 二元光學(xué)組件的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供了一種二元光學(xué)組件橫向制作裝置，該裝置為
二元光學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用提供工藝保證。該裝置通過精縮投影透鏡將DMD上的圖 案成像到感光樹脂上，使感光樹脂固化成型。將二元光學(xué)元件在橫向上進(jìn)行分 層，對每層圖像逐層投影曝光，固化成型，從而能得到二元光學(xué)組件的立體結(jié) 構(gòu)。
本實(shí)用新型是這樣來實(shí)現(xiàn)的，它包括計(jì)算機(jī)、數(shù)字微鏡器、樹脂槽、精縮 投影透鏡、精密電控平臺、防震平臺、固化光源,其特征是固化光源照射數(shù)字微鏡器，計(jì)算機(jī)連接數(shù)字微鏡器，數(shù)字微鏡器與樹脂槽之間固定連有精縮投影 透鏡，樹脂槽內(nèi)置有精密電控平臺，樹脂槽安放在防震平臺上。
本實(shí)用新型的技術(shù)效果是1、對二元光學(xué)組件一次成型，不存在用多個 二元光學(xué)元件組裝系統(tǒng)時的對準(zhǔn)誤差，有助于提高二元光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)用價值； 2、采用DMD像素化圖像具有微米級的精度。由于DMD微鏡單元邊長只有十 幾個微米，配以IO倍以上精縮投影透鏡，即可實(shí)現(xiàn)l微米的曝光精度；3、相 對于激光或電子束直寫法具有更經(jīng)濟(jì)，速度更快的優(yōu)點(diǎn)；4、對于一個任意形 狀的平面圖案，DMD能一次闡析圖像的所有內(nèi)容，而無須作多次套刻，不存 在套刻的對準(zhǔn)誤差；5、對二元光學(xué)組件采用橫向分層技術(shù)，不存在縱向分層 時，由于樹脂層表面的不平對二元光學(xué)元件工作面刻蝕帶來的誤差。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型的二元光學(xué)組件橫向分層量化示意圖。 在圖中，1、計(jì)算機(jī)2、數(shù)字微鏡器3、樹脂槽4、精縮投影透鏡5、精 密電控平臺6、防震平臺7、固化光源8、 二元光學(xué)組件
具體實(shí)施方式
如圖l、圖2所示，本實(shí)用新型是這樣來實(shí)現(xiàn)的，它包括計(jì)算機(jī)l、數(shù)字 微鏡器2、樹脂槽3、精縮投影透鏡4、精密電控平臺5、防震平臺6、固化光 源7，其特征是固化光源7照射數(shù)字微鏡器2，計(jì)算機(jī)1連接數(shù)字微鏡器2，數(shù) 字微鏡器2與樹脂槽3之間固定連有精縮投影透鏡4，樹脂槽3內(nèi)連有精密電 控平臺5，樹脂槽3安放在防震平臺6上。計(jì)算機(jī)1用于獲得二元光學(xué)組件8 在橫向上的各層圖案，并將各層的圖案信息傳輸給DMD，固化光源7光束在 DMD (數(shù)字微鏡器)單元對角方向上入射，入射角與DMD平面法線成2(T (或24°)角。DMD單元則以反衍結(jié)合的方式使反射光垂直于法線出射，通過放置 在其法線方向上的精縮投影透鏡4，對精密電控平臺5上的感光樹脂層成像。 當(dāng)曝光時間結(jié)束，感光樹脂層固化后，下移精密電控平臺另一要曝光圖層的厚 度，準(zhǔn)備另一圖層圖案的曝光，如此反復(fù)，直至二元光學(xué)組件成型。具體的操 作步驟如下
1、 根據(jù)所需光學(xué)變換的要求，建立二元光學(xué)組件的三維數(shù)學(xué)模型，利用
CAD軟件或數(shù)值計(jì)算對二元光學(xué)組件的三維模型在橫向上進(jìn)行分層優(yōu)化，得 到每層模型的平面數(shù)據(jù)，并建立相應(yīng)的平面二值化圖案；
2、 在黑暗的環(huán)境(或感光樹脂不敏感的照明環(huán)境)下，往樹脂槽中注入 感光樹脂，使其表面位于精縮投影透鏡的像面位置；
3、 精確控制精密電控平臺，使平臺上樹脂的厚度等于二元光學(xué)組件相應(yīng) 層的厚度；
4、 將第一層圖案由計(jì)算機(jī)傳入DMD，通過脈沖寬度調(diào)制使DMD上各微 鏡單元在+l(T、 -10。(或+ir、 -12°)兩個位置來回反轉(zhuǎn)，輸出傳入的圖案；
5、 設(shè)定好固化光源的功率和曝光時間，打開光源，使DMD圖案通過精 縮投影透鏡成像于平臺的感光樹脂層上，并對其進(jìn)行曝光固化；
6、 曝光結(jié)束后從計(jì)算機(jī)輸入倒數(shù)第二層圖案至DMD，精確控制精密電控 平臺，使平臺下降的厚度等于第二層的厚度，然后進(jìn)行第二層的曝光，依此法 進(jìn)行剩下圖層的曝光，直至二元光學(xué)組件完全成型。
權(quán)利要求1、一種二元光學(xué)組件橫向制作裝置，它包括計(jì)算機(jī)、數(shù)字微鏡器、樹脂槽、精縮投影透鏡、精密電控平臺、防震平臺、固化光源，其特征是固化光源照射數(shù)字微鏡器，計(jì)算機(jī)連接數(shù)字微鏡器，數(shù)字微鏡器與樹脂槽之間固定連有精縮投影透鏡，樹脂槽內(nèi)置有精密電控平臺，樹脂槽安放在防震平臺上。
專利摘要一種二元光學(xué)組件橫向制作裝置，它包括計(jì)算機(jī)、數(shù)字微鏡器、樹脂槽、精縮投影透鏡、精密電控平臺、防震平臺、固化光源，其特征是固化光源照射數(shù)字微鏡器，計(jì)算機(jī)連接數(shù)字微鏡器，數(shù)字微鏡器與樹脂槽之間固定連有精縮投影透鏡，樹脂槽內(nèi)連有精密電控平臺，樹脂槽安放在防震平臺上。本實(shí)用新型的技術(shù)效果是1.不存在用多個二元光學(xué)元件組裝系統(tǒng)時的對準(zhǔn)誤差；2.采用DMD像素化圖像具有微米級的精度；3.相對于激光或電子束直寫法具有更經(jīng)濟(jì)，速度更快的優(yōu)點(diǎn)；4.無須作多次套刻，不存在套刻的對準(zhǔn)誤差；5.不存在縱向分層時，由于樹脂層表面的不平對二元光學(xué)元件工作面刻蝕帶來的誤差。
文檔編號G03F7/00GK201421542SQ200920185510
公開日2010年3月10日 申請日期2009年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月19日
發(fā)明者霞 海, 羅寧寧, 肖孟超, 敏 陳, 高益慶 申請人:南昌航空大學(xué)