红外玻璃的微压印研究

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红外玻璃作为一类特殊的光学材料,在微光学方面起着越来越重要的作用。研究这种材料的热压印成型特性就成为比较重要的一项课题。压印技术具有成本低,重复性好,可控性强等一系列优点,逐渐被应用于微细加工的各个领域。在硫系锗红外玻璃的微压印研究方面,目前国内尚无报道,本论文主要对锗砷硒玻璃(Ge33As12Se55)热压印工艺及其成型特性进行了研究。本论文在微压印技术的前景以及对国内外相关工作进行回顾的基础上,了解微压印技术的新思想、新方法,针对热压印技术展开了一系列研究。首先介绍了热压印工艺的相关理论及流程,设计并制备了用于热压印的硅模板,随后尝试采用热压工艺完成锗砷硒玻璃对硅模板的复制。热压印技术中,热压温度、压强、时间等影响热压印结果的重要因素。本论文采用单因素实验与正交实验研究相结合的方法,以锗砷硒玻璃为实验对象,湿法腐蚀技术制备硅模板,利用实验室加热设备以及自制加压系统进行实验研究,对锗砷硒玻璃的成型特性进行了初步探讨,总结出锗砷硒玻璃的热压印成型的规律,为锗砷硒玻璃热压印工艺的进一步研究打下基础。本文研究表明,热压印技术是适于制备红外微光学元件的新方法。热压印实验中,当锗砷硒玻璃低于玻璃化温度时,施加压力无法产生变形;随着温度的增加锗砷硒玻璃加热到玻璃化温度以上,逐渐软化直至粘流态,此时在压力的作用下能迅速产生形变;此外,须保持一定的时间以克服锗砷硒玻璃的弹性回复和残余应力。在最佳工艺条件下,锗砷硒玻璃对硅模板的填充率为80.50%,对于精度要求较高微光学零件来说,复制精度偏低。产生这种现象的主要原因热压压强范围较小,受到了实验设备以及锗砷硒玻璃易碎性的限制。
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