用于激光防护的曲面微透镜阵列工艺研究.pdf

用于激光防护的 曲面微透镜阵列工艺研究 ■ 吴博琦 长春理工大学 光 ）成角度出射于入射介质。在 曲面微透镜阵列结 构设计与软件模拟的基础上 ，采用单点金刚石车削 技术和注塑技术制作 曲面微透镜阵列。进而通过泰 勒 - 霍普森轮廓仪测定微透镜阵列表面形状误差 ， 并根据结果优化分析 了工艺参数 ，最终获得基本满 足使用要求的光学元件。 2 曲面微透镜阵列设计 本 课 题 采 用 PMMA 为基 底 ，制 作 曲面 微 透 镜 阵列元件示意 图如 图 1 所 示。其单元周期 T 为 3 mm ； 高 度 h 为 0.1 mm ； 元 件 总 厚 度 H 为 1 引言 1 mm。 1960 年以来 ，激光由于其具有单色性、准直性、 相干性好 ，且亮度高等特点发展非常迅速 ，在工业、 T h 医疗 、军事及科学研究等领域都得到了广泛应用。 与此同时，对激光损伤的防护即成为了人们非常重 H 视和关注的话题。 激光的危害主要是对人眼和皮肤造成损伤 以及 图1 曲面微结构示意图 对光学部件形成损坏。为了使激光在生产生活中得 到充分安全的运用 ，必须阻隔激光对人体 、光学元 3 曲面微透镜阵列加工 器件的辐射 以来减小激光引起的损害。 目前主要采 由于 曲面微透镜 阵列是一种较 为特殊 的微结 用激光防护镜 、防护面具及激光防护墙等有效方法 构 ，考虑采用单点金刚石车削技术 [2] 与模压注塑技 来达到防护的 目的 [1] 。然而 ，目前采用的措施与方 术 [3] 联合完成光学元件制作。此种方法具有省时、 法虽然可以在很大程度上减小对人体 的伤害 ，但 同 经济 、成型质量高等优点。 时也存在有难 以消除的缺陷。如防护镜无论是吸收 3.1 单点金刚石车削技术 型、反射型还是复合型 ，目前对出射光分布、出射 实验 员根据光学元件设计 的形貌 ，制作 与 曲 光传播方向以及能量分布情况研究较少。因此 ，探 面 微 透 镜 阵列 相 匹配 的金 属 模 具 ，采 用 Moore 索和研究应对激光探测以及伤害的新方法及措施具 Nanotech 350FG 五轴超精密加工机床加工。 有重要的理论和实际意义。 图 2 所 示 为 由 美 国 企 业 MOORE 制 造 的 本文提 出一种 曲面微透镜阵列光学元件进行激 Moore Nanotech 350FG ，处于世界领先地位。其 光防护。此种光学元件使垂直入射光 （或倾斜入射 是一种被用于加工对称图形、自由曲面光学表面及 23 其它超精密光学元件的超精密 自由曲面加