[其他]铸造光栅方法及铸造光栅

说明书

本发明涉及闪耀光栅制造方法及其产品领域。

迄今，在激光技术中使用的具有“闪耀”特性的衍射光栅（即“闪耀光栅”）基本都是用机械刻划法制造的金属光栅，这首先是因为机刻光栅可以根据使用需要精密地刻制出特殊形状和尺寸的光栅槽型，以产生对特定波长的光的“闪耀”，即可以把对该波长的光的衍射能量集中到所需要的光谱级上（该波长称为“闪耀波长”），而且机刻光栅对闪耀波长光的衍射效率可以达到90%以上，这种高效率的闪耀特性对于在激光器中形成和维持激光振荡都是必要的。同时，全金属结构的机刻光栅由于具有良好的耐热和导热性能，在激光器中使用时就不会被烧毁，用其它方法制造的光栅，要么光栅表面的沟槽形状难以严格控制，不能对特定波长的光产生高效率的闪耀，在激光器中无法形成和维持激光振荡;要么虽具有闪耀之功能，但不是全部由金属构成，不能很好地传热也不耐热，在激光器中使用时往往会被烧毁，只有在很小功率密度照射的情况下才勉强可用。

利用机刻法一刀一刀一条线一条线地刻制光栅，不仅需要极其精密复杂的机器设备，而且需要十分严格的条件保证，因此所需投资大、成本高、生产率低、价格昂贵。

目前世界各国光学加工行业普遍采用的光栅复制方法，虽然可以用一块机刻光栅复制多块精密的复制光栅，用于光栅光谱仪中，但由于这种复制光栅是用环氧树脂将很薄的光栅膜与基底粘结在一起的，不是全金属结构，环氧树脂层不耐热又不易传热，因此，当大功率密度的激光照射光栅时，很容易烧毁光栅膜，故这种复制光栅不能在激光器中使用。

上述内容可参看“物理大全”第29卷中由G.W.Stroke编著的“衍射光栅”一文，以及中文期刊“国外光机动态”第十二、二十、二十二期。

另有日文专利“電気鋳造にょろ金属製回折格子の製造法”专利号为“特開昭50-150645”。该专利采用电铸法复制作光学分析仪的分光元件而使用的衍射光栅，由于该专利所用的是在母光栅上直接镀银的一次复制法，因此它只能以该专利所说的玻璃之类的介质光栅作母来进行复制，而不能用市售的带有金属光栅膜的闪耀光栅作母来复制闪耀光栅。

本发明的目的在于：为了适应激光技术日益发展的需要，希望找到一种能够在比较简单的生产条件下大量复制可以用于激光器的全金属闪耀光栅的方法。

本发明提出的铸造光栅方法可以达到上述目的。其工艺程序如下：

1.以合格的机刻金属闪耀光栅或带有金属闪耀光栅膜的玻璃基光栅为母型，

2.象压制塑料唱片那样，经过热压法（或浇铸法）将母光栅的光栅槽型复制在塑料（或树脂）介质板上，制成塑料（或树脂）的闪耀光栅。这种一次子光栅也称模板，即铸模，此步工序的主要作用有两个，一是可以用一块机刻母光栅复制出许多模板，起增殖作用，二是使母光栅与以后容易伤害它的工序脱开，起隔离保护作用。

3.在带有合格的光栅槽型的塑料铸模上，用化学镀或真空镀的方法镀上一层金属膜，例如银膜或金膜，厚度在微米数量级。

4.将镀有金属膜的模板配上导电挂具浸入电铸溶液进行电铸，根据光栅面积大小确定电铸时间长短，以所铸厚度能足以保证光栅不变形为准。

5.铸至合适厚度，取出铸件，并将铸件与模板分离（模板可重复使用多次），

6.用线切割机对铸件进行整形处理，去掉不规则的多余部分，再经清洁处理之后，就是一块光学性能与机刻母光栅一样的全金属的铸造光栅。

本发明称上述的工艺方法为铸造光栅法，它实质是一种二次复制法，类似普通的铸造工艺，先要制出铸模，再用铸模制铸件。

本发明的主要优点：

1.可以用机刻闪耀光栅做母型，制出与母光栅性能一致的全金属闪耀光栅，不但可以用于光谱仪器中，而且可以代替机刻光栅用于激光器中（还可作母光栅使用于进一步的复制生产中），

2.产品性能的重复性比机刻法高，特别是对激光器至关紧要的衍射效率指标，用机刻法刻制绝对衍射效率90%以上的闪耀光栅是不容易得到保证的。而一旦有一块高效率的母光栅，就可以用此法复制出许多可供激光器使用的高效率的全金属闪耀光栅，

3.用铸造光栅法制造全金属闪耀光栅，所需条件和仪器设备都很简单，原材料和电力的消耗也很少，因此所需投资少、成本低，

4.与机刻法一条线一条线地刻制相比，铸造光栅法为大大提高制造全金属闪耀光栅的生产率提供了可能。