太赫茲波光學(xué)透鏡加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及產(chǎn)品加工技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種太赫茲波光學(xué)透鏡加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在太赫茲THz波系統(tǒng)中，對(duì)THz波進(jìn)行傳輸、控制的光學(xué)元件非常重要，其中，對(duì)THz波衍射效應(yīng)進(jìn)行約束的透鏡是各光學(xué)元件中較為重要的器件，發(fā)明人經(jīng)研宄發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的太赫茲波光學(xué)透鏡均是對(duì)單個(gè)透鏡進(jìn)行精細(xì)加工，加工過(guò)程較為復(fù)雜，生產(chǎn)效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種太赫茲波光學(xué)透鏡加工方法，以改善現(xiàn)有技術(shù)中太赫茲波光學(xué)透鏡加工過(guò)程較為復(fù)雜，生產(chǎn)效率較低的問(wèn)題。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例采用的技術(shù)方案如下:
[0005]第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種太赫茲波光學(xué)透鏡加工方法，包括:
[0006]使用模具對(duì)制造所加工的太赫茲波光學(xué)透鏡的材料進(jìn)行熱塑成型，得到所加工的所述太赫茲波光學(xué)透鏡，所述模具與所加工的所述太赫茲波光學(xué)透鏡形狀匹配。
[0007]結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中，制造所加工的所述太赫茲波光學(xué)透鏡的所述材料為4-甲基戊烯TPX材料，所述使用模具對(duì)制造所加工的太赫茲波光學(xué)透鏡的材料進(jìn)行熱塑成型，得到所加工的所述太赫茲波光學(xué)透鏡，包括:
[0008]使用模具對(duì)4-甲基戊烯TPX材料進(jìn)行熱塑成型，得到所加工的所述太赫茲波光學(xué)透鏡。
[0009]結(jié)合第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，其中，所述使用模具對(duì)4-甲基戊烯TPX材料進(jìn)行熱塑成型，得到所加工的所述太赫茲波光學(xué)透鏡，包括:
[0010]用高于所述4-甲基戊烯TPX材料熔點(diǎn)的溫度，將所述4-甲基戊烯TPX材料加熱至軟化；
[0011 ] 使用模具將軟化的所述4-甲基戊烯TPX材料進(jìn)行熱塑成型，得到所加工的所述太赫茲波光學(xué)透鏡。
[0012]結(jié)合第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第三種可能的實(shí)施方式，其中，所述使用模具將軟化的所述4-甲基戊烯TPX材料進(jìn)行熱塑成型，得到所加工的所述太赫茲波光學(xué)透鏡，包括:
[0013]采用微型精密注塑機(jī)使用模具將軟化的所述4-甲基戊烯TPX材料進(jìn)行熱塑成型，得到所加工的所述太赫茲波光學(xué)透鏡。
[0014]結(jié)合第一方面的第三種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第四種可能的實(shí)施方式，其中，所述模具上有二元光學(xué)微結(jié)構(gòu)，采用所述微型精密注塑機(jī)使用所述模具將軟化的所述4-甲基戊烯TPX材料進(jìn)行熱塑成型，得到的所加工的所述太赫茲波光學(xué)透鏡為二元光學(xué)微結(jié)構(gòu)。
[0015]結(jié)合第一方面的第四種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第五種可能的實(shí)施方式，其中，所述模具上有增透結(jié)構(gòu)，采用所述微型精密注塑機(jī)使用所述模具將軟化的所述4-甲基戊烯TPX材料進(jìn)行熱塑成型，得到的所加工的所述太赫茲波光學(xué)透鏡為包括二元光學(xué)微結(jié)構(gòu)和增透結(jié)構(gòu)的復(fù)合微結(jié)構(gòu)透鏡。
[0016]結(jié)合第一方面的第五種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第六種可能的實(shí)施方式，其中，所述增透結(jié)構(gòu)為亞波長(zhǎng)抗反射微結(jié)構(gòu)。
[0017]結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第七種可能的實(shí)施方式，其中，所述模具為以金屬為基質(zhì)材料，刻蝕加工為與所加工的所述太赫茲波光學(xué)透鏡形狀匹配的結(jié)構(gòu)。
[0018]結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第八種可能的實(shí)施方式，其中，所述熱塑成型包括注塑成型、擠出成型和吹塑成型中的任意一種。
[0019]本發(fā)明實(shí)施例中，摒棄了現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)單個(gè)透鏡進(jìn)行精細(xì)加工，制成透鏡的方式，巧妙地采用模具進(jìn)行熱塑成型得到太赫茲波光學(xué)透鏡，這種加工模式，使得太赫茲波光學(xué)透鏡得以批量快速成型，加工方便，生產(chǎn)效率較高，符合實(shí)際需求。
[0020]進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例中，摒棄了現(xiàn)有技術(shù)中采用聚合物、高阻硅等制作透鏡的方案，選用4-甲基戊烯TPX材料制造透鏡，與其他聚合物相比，TPX材料在高于熔點(diǎn)的溫度下，粘度小，易流動(dòng)，因此，TPX材料采用通用的熱塑性塑料加工成型方法都可以成型，如注塑成型、擠出成型、吹塑成型等。TPX的成型收縮率很小，有利于加工成型；材質(zhì)硬，具有較好的光學(xué)加工性能，在太赫茲THz領(lǐng)域，可以替代Tsurupica超透鏡，但比超透鏡更便宜、更易獲得；TPX在太赫茲波段的透明度和溫度無(wú)關(guān)，折射率隨溫度變化很小，因此可以在低溫保持器中作“冷”窗口 ；ΤΡΧ材料透光率較高，且透光率不會(huì)隨加工條件的變化而變化，也不隨產(chǎn)品厚度而變化，因而，由TPX材料制造成的透鏡透光率更高、透光效果更穩(wěn)定。
[0021]進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例中，采用微型精密注塑機(jī)，又稱超小型精密注塑機(jī)將TPX材料進(jìn)行熱塑成型，充分確保了透鏡成型精度，確保了加工成型的透鏡的使用性能。
[0022]進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例中，通過(guò)模具將透鏡加工為二元光學(xué)微結(jié)構(gòu)，基于二元光學(xué)特性，二元光學(xué)透鏡在實(shí)現(xiàn)元件功能的同時(shí)具有厚度薄的特性，對(duì)太赫茲THz波的傳輸強(qiáng)度影響較小，提高了透鏡性能。
[0023]進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例中，設(shè)有增透結(jié)構(gòu)，增透結(jié)構(gòu)為亞波長(zhǎng)抗反射微結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)中采用聚合物增透膜作為增透元件整體透過(guò)率十分有限相比，亞波長(zhǎng)抗反射微結(jié)構(gòu)能夠高效率、顯著提高增透效果。
[0024]進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例中，將亞波長(zhǎng)抗反射微結(jié)構(gòu)和二元光學(xué)微結(jié)構(gòu)相結(jié)合，通過(guò)模具加工成了“復(fù)合微結(jié)構(gòu)”的太赫茲波光學(xué)透鏡，顯著提高了透鏡性能，為提高太赫茲波元件透過(guò)率提供了新思路，為太赫茲波的大規(guī)模推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
[0025]進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)透鏡所用材料、結(jié)構(gòu)進(jìn)行了巧妙選擇和設(shè)計(jì)，采用熱塑成型得到太赫茲波光學(xué)透鏡，實(shí)現(xiàn)了太赫茲光學(xué)透鏡的高效率、低成本加工，符合實(shí)際需求。
[0026]本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)巧妙、實(shí)施方便、具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，適合大規(guī)模推廣應(yīng)用。
[0027]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例而了解。本發(fā)明實(shí)施例的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在所寫(xiě)的說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)、以及附圖來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說(shuō)明】
[0028]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
[0029]圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種加工流程示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的另一種加工流程不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來(lái)布置和設(shè)計(jì)。因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0032]實(shí)施例
[0033]太赫茲THz波是指頻率從0.1THz到1THz，對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)從3微米到30微米，介于微波與紅外波段之間的電磁波。由于THz波具有如下基本特點(diǎn)而具有廣泛的應(yīng)用前景:瞬態(tài)性:脈沖THz波典型脈寬在ps量級(jí)，能方便地對(duì)各種材料進(jìn)行時(shí)間分辨研宄；寬帶性:脈沖THz波中，單脈沖僅含若干個(gè)周期，帶寬為GHz-THz，能在大范圍內(nèi)分析材料的光譜特征；相干性:相干長(zhǎng)度的計(jì)算公式為L(zhǎng)= λ2/Δ λ，由于THz波的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，所以相干長(zhǎng)度大；低能性:ΤΗζ波單光子能量為meV量級(jí)，遠(yuǎn)小于X射線的單光子能量，輻照材料的時(shí)候?qū)Σ牧蠜](méi)有電離損傷風(fēng)險(xiǎn)；穿透性:THz波對(duì)非極性絕緣物質(zhì)有很高的穿透性，這一點(diǎn)與X射線形成互補(bǔ)；懼水性:水對(duì)THz波有強(qiáng)吸收，因而可用THz波進(jìn)行物質(zhì)含水量研宄和產(chǎn)品質(zhì)量控制；光譜的特征吸收:許多極性分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)在太赫茲波段。
[0034]THz波系統(tǒng)中，除了 THz波源和THz探測(cè)器外，主要的是對(duì)THz波進(jìn)行傳輸和控制的光學(xué)元件。現(xiàn)在，人們就THz波源和THz探測(cè)器的研宄開(kāi)展得很多，但關(guān)于THz光學(xué)元件的設(shè)計(jì)研宄相對(duì)較少，由于THz波波長(zhǎng)很長(zhǎng)，衍射效應(yīng)明顯，THz系統(tǒng)光學(xué)元件中最為重要的是對(duì)THz波衍射效應(yīng)進(jìn)行約束的透鏡。如何高效生產(chǎn)太赫茲波光學(xué)透鏡已成為影響太赫茲波光學(xué)透鏡生產(chǎn)應(yīng)用的重要因素。
[0035]基于此，如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種太赫茲波光學(xué)透鏡加工方法，包括:
[0036]步驟SlOO:制造與所加工的太赫茲波光學(xué)透鏡形狀匹配的模具；
[0037]為了確保模具制造精度，優(yōu)選以金屬為基質(zhì)材料，刻蝕加工與所加工的太赫茲波光