一种晶体光学元器件加工方法与流程

本申请涉及晶体光学元器件领域，特别涉及一种晶体光学元器件加工方法。

背景技术：

随着光学技术的发展，对光学系统的要求越来越高。为了制造一个高质量的光学系统，对光学系统中的光学元器件的厚度的要求也越来越高。由于晶体光学元器件（例如，kdp（potassiumdihydrogenphosphate，磷酸二氢钾）晶体、石英晶体、硒化锌晶体、氟化钙晶体、氟化镁晶体等）硬度高且易碎，将其加工到一定厚度相对困难。因此，有必要提供一种晶体光学元器件加工方法，可以方便准确地将晶体光学元器件加工到一定厚度，从而使其满足高质量光学系统的要求。

技术实现要素：

本申请实施例之一提供一种晶体光学元器件加工方法，所述方法包括：将待加工晶体光学元器件置于料板上；以点胶方式将胶水置于所述待加工晶体光学元器件的边缘，其中，所述胶水部分延展至所述待加工晶体光学元器件的边缘与所述料板之间，以及所述胶水与所述待加工晶体光学元器件和所述料板间的粘接强度大于预设粘接强度阈值；待所述胶水固化后，对所述待加工晶体光学元器件进行研磨或抛光中的至少一种处理，得到目标晶体光学元器件。

在一些实施例中，所述料板的表面粗糙度小于等于10um，以及所述料板的平整度小于1um。

在一些实施例中，所述胶水包括丙烯酸类胶水。

在一些实施例中，所述胶水的所述延展部分的宽度小于预设宽度阈值。

在一些实施例中，所述固化后的胶水的厚度与所述待加工晶体光学元器件的厚度的差值小于预设厚度差值阈值。

在一些实施例中，所述固化后的胶水的边缘与所述待加工晶体光学元器件的边缘的距离小于预设距离阈值。

在一些实施例中，所述方法还包括：在所述胶水固化之前，将粘接介质撒在所述胶水上，以增大所述待加工晶体光学元器件边缘与所述胶水的粘接面积。

在一些实施例中，所述粘接介质的粒径小于等于10um。

在一些实施例中，所述粘接介质的莫氏硬度小于等于6。

在一些实施例中，所述粘接介质包括木屑或树脂中的至少一种。

在一些实施例中，所述目标晶体光学元器件的厚度小于等于0.15mm。

在一些实施例中，所述方法还包括：用溶剂溶解所述固化后的胶水，使所述目标晶体光学元器件与所述料板分离。

附图说明

本申请将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：

图1是根据本申请一些实施例所示的示例性的晶体光学元器件加工方法的流程图；

图2是根据本申请一些实施例所示的示例性的待加工晶体光学元器件与料板通过胶水粘接固化后的俯视图；以及

图3是根据本申请一些实施例所示的示例性的待加工晶体光学元器件与料板通过胶水粘接固化后的主视图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。

本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

本申请一些实施例提供一种晶体光学元器件加工方法，通过点胶方式将胶水置于待加工晶体光学元器件的边缘，使待加工晶体光学元器件与料板通过胶水粘接，待胶水固化后，对待加工晶体光学元器件进行研磨或抛光中的至少一种处理，得到目标晶体光学元器件。进一步地，在胶水固化之前，将粘接介质撒在胶水上，可以增大待加工晶体光学元器件边缘与胶水的粘接面积，进一步可以保证固化后的胶水的粘接强度以满足研磨和抛光处理要求。根据本申请一些实施例，可以得到厚度满足各种应用要求的目标晶体光学元器件。

图1是根据本申请一些实施例所示的示例性的晶体光学元器件加工方法的流程图。在一些实施例中，过程100可以由控制系统自动执行。例如，过程100可以通过控制指令实现，控制系统基于控制指令，控制各个装置完成过程100的各个操作。在一些实施例中，过程100可以半自动执行。例如，过程100的一个或多个操作可以由操作者手动执行。在一些实施例中，在完成过程100时，可以添加一个或以上未描述的附加操作，和/或删减一个或以上此处所讨论的操作。另外，图1中所示的操作的顺序并非限制性的。

步骤110，将待加工晶体光学元器件置于料板上。在一些实施例中，可以通过放置装置（例如，机械手臂、移动平台）将待加工晶体光学元器件置于料板上。在一些实施例中，可以由操作者手动将待加工晶体光学元器件置于料板上。

待加工晶体光学元器件可以指计划加工的晶体光学元器件。例如，待加工晶体光学元器件可以是一定尺寸的半成品元器件或成品元器件，用于制备目标晶体光学元器件。在一些实施例中，待加工晶体光学元器件的尺寸大于预设尺寸阈值。例如，待加工晶体光学元器件的长度可以大于10mm，宽度可以大于10mm，厚度可以大于0.3mm。在一些实施例中，待加工晶体光学元器件可以包括kdp（potassiumdihydrogenphosphate，磷酸二氢钾）晶体、石英晶体、硒化锌晶体、氟化钙晶体、氟化镁晶体等。

料板可以指在加工过程中承载或粘附待加工晶体光学元器件的板状物体。在一些实施例中，料板可以由金属材料制成。例如，料板可以是铁板。在一些实施例中，料板可以由非金属材料制成。例如，料板可以是玻璃（k9玻璃）板。在一些实施例中，料板可以由复合材料制成。

在一些实施例中，为了保证待加工晶体光学元器件可以相对稳固地置于料板上，料板的表面粗糙度和/或平整度需满足预设要求。在一些实施例中，料板的表面粗糙度可以小于等于10um。优选地，料板的表面粗糙度可以小于等于8um。优选地，料板的表面粗糙度可以小于等于6um。优选地，料板的表面粗糙度可以小于等于4um。优选地，料板的表面粗糙度可以小于等于2um。

在一些实施例中，料板的平整度可以小于1um。优选地，料板的平整度可以小于0.8um。优选地，料板的平整度可以小于0.6um。优选地，料板的平整度可以小于0.4um。优选地，料板的平整度可以小于0.2um。更为优选地，料板的平整度可以等于0um。

步骤120，以点胶方式将胶水置于待加工晶体光学元器件的边缘。在一些实施例中，可以通过点胶装置（例如，机械操作装置）完成点胶操作。在一些实施例中，可以由操作者手动完成点胶操作。

胶水可以用于将待加工晶体光学元器件粘接固定在料板上。在一些实施例中，胶水可以包括丙烯酸类胶水。例如，胶水可以是丙烯酸酯胶粘剂。作为示例，胶水可以是502胶水。在本申请中，胶水可以是任何可以将待加工晶体光学元器件粘接固定于料板上且不与待加工晶体光学元器件发生化学反应的任何胶水，本申请不做限制。

在一些实施例中，胶水的固化时间可以小于等于30s。优选地，胶水的固化时间可以小于等于25s。优选地，胶水的固化时间可以小于等于20s。优选地，胶水的固化时间可以小于等于15s。优选地，胶水的固化时间可以小于等于10s。

在一些实施例中，胶水的粘度可以是20-50mpa·s。优选地，胶水的粘度可以是25-45mpa·s。优选地，胶水的粘度可以是30-40mpa·s。优选地，胶水的粘度可以是32-38mpa·s。优选地，胶水的粘度可以是34-36mpa·s。

在一些实施例中，为了将待加工晶体光学元器件稳定地粘接固定于料板上，胶水与待加工晶体光学元器件和/或料板间的粘接强度可以大于预设粘接强度阈值。在一些实施例中，预设粘接强度阈值可以是5n/mm²。优选地，预设粘接强度阈值可以是7n/mm²。优选地，预设粘接强度阈值可以是11n/mm²。优选地，预设粘接强度阈值可以是14n/mm²。优选地，预设粘接强度阈值可以是17n/mm²。优选地，预设粘接强度阈值可以是20n/mm²。

在一些情况下，以点胶方式将胶水置于待加工晶体光学元器件的边缘后，胶水可能部分延展至待加工晶体光学元器件的边缘与料板之间（例如，通过待加工晶体光学元器件的边缘与料板间的缝隙，部分延展入待加工晶体光学元器件与料板之间的贴合面）。在一些实施例中，为了保证待加工晶体光学元器件与料板的接触尽可能充分，可以控制胶水的延展部分的宽度小于预设宽度阈值。例如，通过控制点胶的操作参数（例如，点胶力度、点胶速度、点胶量）来控制延展部分的宽度。在一些实施例中，预设宽度阈值可以是1mm。优选地，预设宽度阈值可以是0.8mm。优选地，预设宽度阈值可以是0.6mm。优选地，预设宽度阈值可以是0.4mm。优选地，预设宽度阈值可以是0.2mm。

在一些实施例中，在胶水固化之前，还可以将粘接介质撒在胶水上，以增大待加工晶体光学元器件边缘与胶水的粘接面积。在一些实施例中，粘接介质可以是非金属材料。例如，粘接介质可以包括木屑、树脂等。

在一些实施例中，粘接介质的粒径可以小于等于预设粒径阈值。在一些实施例中，预设粒径阈值可以是10um。优选地，预设粒径阈值可以是8um。优选地，预设粒径阈值可以是6um。优选地，预设粒径阈值可以是4um。优选地，预设粒径阈值可以是2um。优选地，预设粒径阈值可以是1um。

在一些实施例中，粘接介质的莫氏硬度可以小于等于预设硬度阈值。在一些实施例中，预设硬度阈值可以是6。优选地，预设硬度阈值可以是5。优选地，预设硬度阈值可以是4。优选地，预设硬度阈值可以是3。优选地，预设硬度阈值可以是2。优选地，预设硬度阈值可以是1。

步骤130，待胶水固化后，对待加工晶体光学元器件进行研磨或抛光中的至少一种处理，得到目标晶体光学元器件。在一些实施例中，步骤130可以由研磨装置或抛光装置自动执行。在一些实施例中，步骤130可以由操作者手动操作研磨装置或抛光装置而完成。

在一些实施例中，研磨处理可以指通过研具与待加工晶体光学元器件在预设压力下的相对运动，对待加工晶体光学元器件表面进行加工。在一些实施例中，研具表面可以涂覆或压嵌磨料颗粒。在一些实施例中，磨料颗粒的莫氏硬度可以大于待加工晶体光学元器件的莫氏硬度。在一些实施例中，磨料颗粒的莫氏硬度与待加工晶体光学元器件的莫氏硬度的差值可以大于预设莫氏硬度。在一些实施例中，预设莫氏硬度是0.5-3。优选地，预设莫氏硬度是0.8-2.7。优选地，预设莫氏硬度是1.1-2.4。优选地，预设莫氏硬度是1.4-2.1。优选地，预设莫氏硬度是1.7-1.8。

在一些实施例中，可以先使用相对粗粒度的研磨砂（例如，w15研磨砂）将待加工晶体光学元器件研磨至其厚度大于预设的目标晶体光学元器件的厚度，且其厚度与预设的目标晶体光学元器件的厚度差在第一预设厚度阈值内。在一些实施例中，第一预设厚度阈值可以是0.08mm。优选地，第一预设厚度阈值可以是0.07mm。优选地，第一预设厚度阈值可以是0.06mm。较为优选地，第一预设厚度阈值可以是0.05mm。再使用相对细粒度的研磨砂（例如，w7研磨砂）将待加工晶体光学元器件研磨至其厚度大于预设的目标晶体光学元器件的厚度，且其厚度与预设的目标晶体光学元器件的厚度差在第二预设厚度阈值内。在一些实施例中，第二预设厚度阈值可以是0.04mm。优选地，第二预设厚度阈值可以是0.03mm。较为优选地，第二预设厚度阈值可以是0.02mm。

在一些实施例中，研磨处理还可以加入助磨剂，以提高研磨处理的效率。在一些实施例中，可以根据待加工晶体光学元器件的特性选择合适的助磨剂。例如，如果待加工晶体光学元器件易潮解，则可以选择无水助磨剂或纯油性助磨剂。在一些实施例中，无水助磨剂可以包括矿物（例如，滑石粉、粉煤灰、焦碳、媒）、醇类（例如，乙二醇、丙二醇、二乙二醇）、胺类（例如，三乙醇胺、酰胺）等。在一些实施例中，纯油性助磨剂可以包括不饱和脂肪酸（例如，硬脂酸、油酸）。又例如，如果待加工晶体光学元器件不易潮解，则可以选择水基型助磨剂。在一些实施例中，水基型助磨剂可以包括盐类（例如，硫酸铝溶液、氯化钙溶液、硫酸钠溶液）、胺类的水溶液（例如，三乙醇胺的水溶液）。

经过研磨处理后，待加工晶体光学元器件的表面基本没有划痕和崩边等缺陷。在一些实施例中，经过研磨处理后，待加工晶体光学元器件的表面粗糙度达到预设粗糙度。在一些实施例中，预设粗糙度可以小于等于10um。优选地，预设粗糙度可以小于等于9um。优选地，预设粗糙度可以小于等于8um。优选地，预设粗糙度可以小于等于7um。

在一些实施例中，抛光处理可以指利用抛光介质对待加工晶体光学元器件的表面进行加工，降低其粗糙度以使其表面平整。在一些实施例中，抛光介质可以是抛光粉。在一些实施例中，抛光粉的莫氏硬度可以大于待加工晶体光学元器件的莫氏硬度。在一些实施例中，抛光粉的莫氏硬度与待加工晶体光学元器件的莫氏硬度的差值可以大于预设莫氏硬度。在一些实施例中，预设莫氏硬度是0.5-2。优选地，预设莫氏硬度是0.7-1.8。优选地，预设莫氏硬度是0.9-1.6。优选地，预设莫氏硬度是1.1-1.4。优选地，预设莫氏硬度是1.2-1.3。

在一些实施例中，抛光处理还可以加入助抛剂，以提高抛光处理的效率。在一些实施例中，可以根据待加工晶体光学元器件的特性选择合适的助抛剂。例如，如果待加工晶体光学元器件易潮解，则可以选择无水助抛剂或纯油性助抛剂。在一些实施例中，无水助抛剂可以包括矿物（例如，滑石粉、粉煤灰、焦碳、媒）、醇类（例如，乙二醇、丙二醇、二乙二醇）、胺类（例如，三乙醇胺、酰胺）等。在一些实施例中，纯油性助抛剂可以包括不饱和脂肪酸（例如，硬脂酸、油酸）、硅油等。在一些实施例中，如果待加工晶体光学元器件不易潮解，则可以选择水基型助抛剂。在一些实施例中，水基型助抛剂可以包括盐类（例如，硫酸铝溶液、氯化钙溶液、硫酸钠溶液）、胺类的水溶液（例如，三乙醇胺的水溶液）。

经过抛光处理后，待加工晶体光学元器件的表面光洁度可以达到预设光洁度。在一些实施例中，待加工晶体光学元器件的表面光洁度可以达到40/20（mil-prf-13830b）。依据mil-prf-13830b，40表示划痕宽度小于等于0.04mm，20表示麻点直径小于等于0.2mm。

在一些实施例中，固化后的胶水的厚度和/或固化后的胶水的边缘与待加工晶体光学元器件的边缘的距离（例如，图2所示的240）需满足预设要求，以保证固化后的胶水的粘接强度满足研磨处理和抛光处理的要求。在一些实施例中，固化后的胶水的厚度与待加工晶体光学元器件的厚度的差值可以小于预设厚度差值阈值。在一些实施例中，预设厚度差值阈值可以是0.08mm。优选地，预设厚度差值阈值可以是0.07mm。优选地，预设厚度差值阈值可以是0.06mm。较为优选地，预设厚度差值阈值可以是0.05mm。在一些实施例中，固化后的胶水的边缘与待加工晶体光学元器件的边缘的距离可以小于预设距离阈值。在一些实施例中，预设距离阈值可以是5mm。优选地，预设距离阈值可以是4mm。优选地，预设距离阈值可以是3mm。

在一些实施例中，得到目标晶体光学元器件后，还可以用溶剂溶解固化后的胶水，使目标晶体光学元器件与料板分离。在一些实施例中，溶剂可以包括酒精、丙酮等有机溶剂。例如，可以将未经分离的目标晶体光学元器件和料板一起放在溶解容器（例如，玻璃器皿）中，使目标晶体光学元器件向上放置。然后倒入溶剂，使溶剂没过目标晶体光学元器件。浸泡预设时间段（例如，3-5小时）后，固化后的胶水失效，则目标晶体光学元器件与料板分离，进一步将目标晶体光学元器件擦拭干净即可。

通过本申请实施例制备得到的目标晶体光学元器件的厚度可以满足不同的应用要求。具体地，可以通过控制点胶参数、研磨参数、抛光参数等，控制目标晶体光学元器件的厚度。在一些实施例中，目标晶体光学元器件的厚度可以小于等于0.15mm。在一些实施例中，目标晶体光学元器件的厚度可以小于等于0.14mm。在一些实施例中，目标晶体光学元器件的厚度可以小于等于0.13mm。在一些实施例中，目标晶体光学元器件的厚度可以小于等于0.12mm。

应当注意的是，上述有关流程100的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本申请的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本申请的指导下可以对流程100进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本申请的范围之内。例如，在研磨处理或抛光处理过程中，还可以对待加工晶体光学元器件进行吹洗处理以对其表面进行清洁。又例如，可以利用真空工装治具吸附固定待加工晶体光学元器件，然后进行研磨或抛光中的至少一种处理。又例如，上述流程100还可以用于其他光学元器件（例如，玻璃光学元器件、陶瓷光学元器件等）的加工。

图2是根据本申请一些实施例所示的示例性的待加工晶体光学元器件与料板通过胶水粘接固化后的俯视图。图3是根据本申请一些实施例所示的示例性的待加工晶体光学元器件与料板通过胶水粘接固化后的主视图。如图2和图3所示，220表示待加工晶体光学元器件，210表示料板，230表示胶水。从图中可以看出，待加工晶体光学元器件220的长为60mm，宽为20mm。固化后的胶水230的边缘与待加工晶体光学元器件220的边缘的距离240约为3mm。胶水230几乎未延展至待加工晶体光学元器件210与料板210的贴合面。

本申请实施例可能带来的有益效果包括但不限于：（1）通过点胶方式将待加工晶体光学元器件固定粘接于料板上，通过单面加工方式对待加工晶体光学元器件进行研磨处理和/或抛光处理，可以制得厚度满足各种应用要求的高质量目标晶体光学元器件，同时简化了操作过程，方便快捷易于操作。（2）在胶水固化之前，将粘接介质撒在胶水上，可以增大待加工晶体光学元器件边缘与胶水的粘接面积，进一步可以保证固化后的胶水的粘接强度，从而满足研磨处理和/或抛光处理的要求。

需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20%的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件（当前或之后附加于本申请中的）也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。

最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。