[发明专利]龙虾眼光学器件球面成形系统与方法

权利要求书

1.一种龙虾眼光学器件球面成形系统，其特征在于，包括：

加热炉；

球面成形工装，设置在加热炉内部中心位置的等温区内；

加压系统，通过支架安装在加热炉的上方，并且通过开口波纹管与加热炉连通；

真空泵，被设置与所述加热炉连接，用于对加热炉进行抽真空；

其中，所述加压系统包括电机以及电机驱动的丝杆，所述丝杆穿过所述开口波纹管进入所述加热炉内，所述丝杠的下端通过金属缆绳连接一配重压盘，配重压盘位于球面成型工装的正上方，并可由所述丝杠驱动上下移动；

所述球面成型工装包括热弯上模具、热弯下模具和底座，热弯下模具放置在底座内，随后将待加工的龙虾眼型微孔光学元件中心对称地放置进热弯下模具内，随后放置热弯上模具，通过所述丝杠带动配重压盘下压热弯上模具进行球面热弯成型；

其中，所述球面成型工装为铝陶瓷材质，热弯上模具、热弯下模具为上下凹凸模具，所述热弯上模具、热弯下模具的表面形成有微米级圆孔阵列，在热弯成型过程中通过对加热炉内抽真空处理使得龙虾眼型微孔光学元件在软化贴合模具过程中两者之间不产生气泡。

2.根据权利要求1所述的龙虾眼光学器件球面成形系统，其特征在于，所述铝陶瓷材质的球面成型工装上通过微纳加工形成数百万个微米级圆孔阵列，圆孔的直径为2微米，圆孔之间的间距小于2微米。

3.根据权利要求1所述的龙虾眼光学器件球面成形系统，其特征在于，所述铝陶瓷材质的球面成型工装的微米级圆孔阵列布满模具表面。

4.根据权利要求1所述的龙虾眼光学器件球面成形系统，其特征在于，所述热弯上模具、热弯下模具的模具表面为面形RMS小于0.05λ的光滑球面。

5.根据权利要求1所述的龙虾眼光学器件球面成形系统，其特征在于，所述热弯上模具和热弯下模具的光滑球面上镀制有复合膜层，包括底层的铬膜以及在铬膜的表面的铂膜。

6.根据权利要求5所述的龙虾眼光学器件球面成形系统，其特征在于，所述铂膜的厚度为60-70nm，铬膜厚度为8nm。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的龙虾眼光学器件球面成形系统，其特征在于，所述系统还包括一位移监测模块，用于监控配重压盘向下移动的距离，并且响应于所述距离不再变化时控制停止下压。

8.根据权利要求1所述的龙虾眼光学器件球面成形系统，其特征在于，所述配重压盘采用三点式悬挂方式以保持配重压盘的水平状态。

9.根据权利要求8所述的龙虾眼光学器件球面成形系统，其特征在于，在配重压盘上端面设置三个成三角形分布的点，三点采用螺丝旋钮与金属缆绳连接，螺丝旋钮用于水平度调节，使配重压盘保持水平；金属缆绳向上与一三角支架相连接，三角支架的另一端通过一根金属缆绳与丝杠连接。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的龙虾眼光学器件球面成形系统的龙虾眼光学器件球面成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

对球面成形工装进行清洁；

将待成型的龙虾眼光学器件放入热弯下模具，然后再压上热弯上模具，放入加热炉内的等温区进行加热；

当温度升温到400摄氏度时开启真空泵，进入抽真空模式，将真空度保持在40Pa；

当温度升温到设定温度时，进入保温阶段；

保温后控制电机驱动丝杠进行加压，通过配重压盘向球面成形工装加压，加压时间为4-6h，驱动龙虾眼龙虾眼光学器件贴合光滑球面，实现龙虾眼光学器件的形状复制；其中加压过程中温度和真空度保持恒定；

在加压过程中，监测配重压盘的下移量，当监测到配重压盘下移量不再增加时，即表明龙虾眼光学器件完全贴合球面成形工装，不再施加向下压力，然后进入保压状态，维持球面成形工装上现有的压力数值，时间4h，保持龙虾眼光学元件完整贴合模具；

保压结束后，进行降压处理，卸载加载到球面成形工装上的压力；

启动降温程序，以恒定的降温速率降温至室温。