Fabricação por moldagem por prensagem de lentes de matriz cilíndrica asférica de vidro com precisão nanométrica

SHU Chengsong ,  

ZHANG Daoheng ,  

TAN Haidan ,  

ZHENG Xinyu ,  

YIN Shaohui ,  

LI Ming ,  

摘要

As lentes de matriz cilíndrica asférica de vidro possuem vantagens como baixa aberração, alta colimação, boa capacidade de uniformização da luz e alta integração, apresentando amplas perspectivas de aplicação em campos como lasers de alta potência e acoplamento em comunicações ópticas. No entanto, sua fabricação enfrenta desafios como a dificuldade no processamento do molde e o controle complicado da forma do molde durante a prensagem. Este artigo estabelece um modelo de simulação da matriz de colunas, otimiza o projeto do molde e prevê erros de forma, permitindo a pré-compensação do molde. Propõe-se uma rota completa de fabricação de moldes de matriz microestruturada, incluindo a seleção do material do molde para vidro de baixo ponto de fusão, tratamento térmico da camada Ni-P, usinagem com diamante de ponto único e revestimento Ti-DLC para melhorar a dureza e resistência ao desgaste do molde. Foram realizados experimentos de prensagem utilizando aquecimento e recozimento em múltiplas etapas, além do controle segmentado da taxa de prensagem. Os resultados experimentais mostram que a rugosidade média da superfície da matriz cilíndrica asférica é Sa 1,553 nm, a precisão média da forma é PV 0,208 µm, a precisão da forma da lente de matriz cilíndrica asférica de vidro prensada é PV≤0,3 µm, e a rugosidade da superfície é Sa≤3 nm. O método de pré-compensação do molde e o processo de fabricação podem servir como referência para a produção em massa de componentes ópticos microestruturados em vidro de baixo ponto de fusão.

关键词

matriz cilíndrica asférica; lente de vidro; pré-compensação; fabricação de moldes; moldagem por matriz

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