一种以透明陶瓷为基底材料制作二元光学元件的方法

摘要

本发明公开了一种以透明陶瓷为基底材料制作二元光学元件的方法，采用未掺杂的钇铝石榴石透明陶瓷用作二元光学元件的基底材料，通过磁控溅射系统装置在透明陶瓷表面溅射一层致密抗氧化金属膜，借助接触式光刻系统将掩模板中的光栅等二元光学元件微结构转印至透明陶瓷的金属膜中，使其保留在透明陶瓷上。该基底材料具有耐高温、耐高压、耐腐蚀，硬度高，且在红外波段具有良好的透过率等优点，适合于制作透射式和反射式二元光学元件，能够克服传统的不透明硅系列基材不能制作透射式二元光学元件、无法应用于特殊环境的不足。

主权项

一种以透明陶瓷为基底材料制作二元光学元件的方法，其特征在于：采用未掺杂的钇铝石榴石透明陶瓷用作二元光学元件的基底材料，工艺流程：包括透明陶瓷表面处理、磁控溅射镀膜、旋转涂胶、前烘、曝光、后烘、显影、坚膜、刻蚀和去胶工序；（1）透明陶瓷表面处理抛光后的透明陶瓷表面分别用酒精檫拭、超声波清洗5分钟，水洗后再进行干燥处理；（2）磁控溅射镀膜经表面处理的透明陶瓷置于磁控溅射炉中镀金属铬膜，真空度控制在10^‑4Pa后，通入氩气，调节电流为0.4A，溅射电压为0.38KV，透明陶瓷预溅射2～5分钟移开挡板后，溅射60～120秒，再经氩气钝化处理3分钟后冷却至70℃以下，得到与透明陶瓷紧密结合的致密金属铬薄膜；（3） 旋转涂胶镀铬膜的透明陶瓷先在1000转/min条件下旋转10秒，然后在3900转/min的条件下旋转20秒，使光刻胶均匀粘附在透明陶瓷铬膜表面，光刻胶的厚度控制在1.0μm；（4） 前烘将涂胶的镀铬透明陶瓷在90～100℃，烘3～5分钟；（5）曝光将透明陶瓷带有光刻胶的一面与掩模板两者紧密叠在一起，通过接触式光刻装置，曝光15～25秒；（6）后烘将已曝光的透明陶瓷在100～110℃，烘烤2～3分钟；（7）显影后烘处理的透明陶瓷在钠黄光的环境下显影，显影液为质量浓度3.5‰的NaOH溶液，显影温度20±1℃，显影30～50秒，并用温度接近但不超过30℃的温水定影，将掩模板中的二元光学元件微结构以光刻方式转移到透明陶瓷上的光刻胶中；（8）坚膜将显影后的透明陶瓷在100～110℃烘干处理2分钟；（9）刻蚀采用湿法刻蚀，采用200g硝酸铈铵、质量浓度为98%的醋酸35ml和去离子水1000ml混合配成的溶液对坚膜处理的透明陶瓷进行化学刻蚀，刻蚀温度20±1℃，刻蚀时间50～70秒，将光刻胶上的图像转移到透明陶瓷上的致密的铬金属膜层中；（10）去胶采用溶剂去胶，在室温的条件下，将刻蚀后的铬版放在质量浓度为5%的NaOH溶液中浸泡1分钟以内，去除透明陶瓷表面的光刻胶，得到带有二元光栅结构的透明陶瓷。