光栅的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光栅的制备方法。
【背景技术】
[0002]梳型光栅可作为真空电子器件的慢波结构、微波技术中的带阻滤波器而被广泛应用。由于工作于基模的电磁波波长与器件结构尺寸的共度性，随着器件工作频率的提高，所需光栅的周期常数越小，这就给零件加工提出了苛刻的要求。同时，为了缓解高频趋肤效应，要求加工的光栅必须具有良好的表面光洁度。为了制备出高精密的梳型光栅，人们不得不选用加工尺度更小的机床，而高精度加工机床的价格非常昂贵，无形中增加了光栅零件加工的成本。而且，利用这种纯机械手段加工制备这种小周期结构光栅时，也无法对光栅槽的侧面进行打磨抛光，无法克服表面粗糙度大的问题。然而采用基于半导体技术的紫外光刻和反应离子技术制备这类梳型光栅结构时，除了加工复杂，设备昂贵的不足外，无法获得深宽比大的光栅沟槽也是一个很大的问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种光栅的制备方法，该光栅的制备方法能够突破加工设备的最小加工宽度的限制，加工出深宽比大、侧面光滑陡峭的光栅。
[0004]为了实现上述目的，本发明提供了一种光栅的制备方法，该制备方法包括:
[0005](I)制备光栅原板；
[0006](2)在光栅原板上设置L个槽宽d不小于d。，槽深h不小于h。的槽，形成光栅毛坯；
[0007](3)将光栅毛坯进行电铸；
[0008](4)将经过步骤(3)处理的光栅毛坯打磨，制得光栅；其中，
[0009]d。为光栅的槽宽，h。为光栅的槽深。
[0010]优选地，步骤(I)中还包括:对光栅原板外表面进行抛光。
[0011]优选地，步骤(2)中操作方式可以为线切割加工、电火花加工和精密铣床加工中的一种或多种。
[0012]优选地，步骤(3)中的电铸处理过程可以为将光栅毛坯置于含有电铸液的电铸池中进行电铸。
[0013]优选地，电铸液包括硫酸铜、氯化铜和硫酸，且相对于IL的电铸液，硫酸铜的含量为175-185g，氯化铜的含量为10-14g，硫酸的含量为45_50g。
[0014]优选地，电铸液还包括钪的氯化物和/或钇的氯化物，且相对于IL的电铸液，钪的氯化物和/或钇的氯化物的含量为2_5g。
[0015]优选地，电铸液的温度为40_50°C。
[0016]优选地，步骤(4)中还包括对打磨后的光栅毛坯进行清洗。
[0017]优选地，清洗处理包括将电铸后的光栅毛坯依次经过去离子水、酒精、丙酮、去离子水进行清洗。
[0018]根据上述技术方案，本发明在制备好的光栅原板上开设L个槽，形成光栅毛坯；再将光栅毛坯放入电铸池中进行电铸处理使得光栅毛坯的槽宽符合最终制备的光栅参数；最后对光栅进行上表面打磨，使其粗糙度和槽深度符合最终制备光栅尺寸参数；采用机械加工和电铸工艺相结合制备高精度光栅的方法，突破了以往光栅沟槽的宽度受限于加工设备最小的加工宽度的限制。该加工工艺容易，通过电铸可以对机械加工的光栅外表面进行修饰，能够提高制成光栅的表面光洁度。
[0019]本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0020]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0021]图1是根据本发明的优选实施方式中的光栅的制备方法的流程图。
【具体实施方式】
[0022]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0023]参见图1，本发明提供一种光栅的制备方法，该制备方法包括:
[0024](I)制备光栅原板；
[0025](2)在光栅原板上设置L个槽宽d不小于d。，槽深h不小于h。的槽，形成光栅毛坯；
[0026](3)将光栅毛坯进行电铸；
[0027](4)将经过步骤⑶处理的光栅毛坯打磨，制得光栅；其中，
[0028]d。为光栅的槽宽，h。为光栅的槽深。
[0029]通过上述技术方案，在制备好的光栅原板上开设L个槽，形成光栅毛坯；再将光栅毛坯放入电铸池中进行电铸处理使得光栅毛坯的槽宽符合最终制备的光栅参数；最后对光栅进行上表面打磨，使其粗糙度和槽深度符合最终制备光栅尺寸参数；采用机械加工和电铸工艺相结合制备高精度光栅的方法，突破了以往光栅沟槽的宽度受限于加工设备最小的加工宽度的限制。该加工工艺容易，通过电铸可以对机械加工的光栅外表面进行修饰，能够提高制成光栅的表面光洁度。
[0030]本实施方式中，为了使得光栅原板的表面粗糙度小于最终制成光栅所要求的表面粗糙度，优选地，步骤(I)中还包括:对光栅原板外表面进行抛光。
[0031]在将光栅原板机加工成光栅毛坯的过程中，机加工方式可以为本领域中常见的任何一种切割加工方式，可以是线切割加工，也可以是电火花加工，还可以是精密铣床加工；为了进一步地优化机加工效果，使得光栅毛坯的尺寸更精确，步骤(2)中操作方式同样可以为线切割加工、电火花加工和精密铣床加工中的多种。
[0032]为精确控制制成的光栅的尺寸大小，使其准确无误差，同时便于控制对光栅毛坯的电铸处理过程，优选地，步骤(3)中的电铸处理过程可以为将光栅毛坯置于含有电铸液的电铸池中进行电铸。
[0033]上述电镀过程是为了在光栅毛坯的外表面生长出一层无氧铜材料，为优化电镀效果，使得光栅毛坯外表面符合设计指标，优选地，电铸液包括硫酸铜、氯化铜和硫酸，且相对于IL的电铸液，硫酸铜的含量为175-185g，氯化铜的含量为10-14g，硫酸的含量为45-50g。
[0034]另外，为了改善铸层的微结构组织，获得更致密的晶粒和均匀的铸层，优选电铸液还包括钪的氯化物和/或钇的氯化物，且相对于IL的电铸液，钪的氯化物和/或钇的氯化物的含量为2_5g。
[0035]在整个电铸过程中，为了使得电铸池中的电铸液浓度均匀，防止温度的变化差异导致电铸层生成速度难以控制，优选电铸液的温度为40-50 V。
[0036]由于对制成光栅的表面光洁度有严格的要求，为使得其表面电铸后依旧保持平整清洁，优选地，步骤(4)中还包括对打磨后的光栅毛坯进行清洗。
[0037]在上述清洗过程中，为了进一步优化清洗效果，去掉光栅表面附着的污染物，使得其符合最终的技术指标，优选清洗处理包括将电铸后的光栅毛坯依次经过去离子水、酒精、丙酮、去离子水进行清洗。
[0038]以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0039]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0040]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【主权项】
1.一种光栅的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括: (1)制备光栅原板； (2)在所述光栅原板上设置L个槽宽d不小于d。，槽深h不小于h。的槽，形成光栅毛坯； (3)将所述光栅毛坯进行电铸； (4)将经过步骤(3)处理的所述光栅毛坯打磨，制得光栅；其中， 所述d。为光栅的槽宽，所述h。为光栅的槽深。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(I)中还包括:对光栅原板外表面进行抛光。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中操作方式可以为线切割加工、电火花加工和精密铣床加工中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的电铸处理过程可以为将光栅毛坯置于含有电铸液的电铸池中进行电铸。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述电铸液包括硫酸铜、氯化铜和硫酸，且相对于IL的所述电铸液，所述硫酸铜的含量为175-185g，所述氯化铜的含量为10-14g，所述硫酸的含量为45-50g。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述电铸液还包括钪的氯化物和/或钇的氯化物，且相对于IL的所述电铸液，所述钪的氯化物和/或所述钇的氯化物的含量为2-5g07.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述电铸液的温度为40-50°C。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中还包括对打磨后的光栅毛坯进行清洗。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述清洗处理包括将电铸后的所述光栅毛坯依次经过去离子水、酒精、丙酮、去离子水进行清洗。
【专利摘要】本发明公开了一种光栅的制备方法，所述制备方法包括：(1)制备光栅原板；(2)在所述光栅原板上设置L个槽宽d不小于d0，槽深h不小于h0的槽，形成光栅毛坯；(3)将所述光栅毛坯进行电铸；(4)将经过步骤(3)处理的所述光栅毛坯打磨，制得光栅；其中，所述d0为光栅的槽宽，所述h0为光栅的槽深。该光栅的制备方法能够突破加工设备的最小加工宽度的限制，加工出深宽比大、侧面光滑陡峭的光栅。
【IPC分类】G02B5/18, C25D1/08
【公开号】CN105068167
【申请号】CN201510493965
【发明人】席洪柱, 张建成, 余峰, 杨路路
【申请人】安徽华东光电技术研究所
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月12日