一种倾斜光栅制备方法

1.本发明涉及微纳制造技术领域，具体涉及一种倾斜光栅制备方法。


背景技术：

2.元宇宙的概念越来越热，涉及社会生活生产的各个方面。增强现实(ar)眼镜是连接真实世界和虚拟世界的硬件基础。基于倾斜光栅的光波导光学结构被认为是ar眼镜最可能的光学结构方案。目前倾斜光栅的制备方法主要采用纳米压印技术，其良率低、成本高，限制了ar眼镜的产业化。因此，有待提出一种新的倾斜光栅的制备方法以提高良率降低制造成本。


技术实现要素：

3.为了解决现有倾斜光栅的制备方法良率低且成本高的问题，本发明提供一种倾斜光栅制备方法。
4.本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：
5.一种倾斜光栅制备方法，包括：
6.在基底上制作与基底夹角为90
°
的光栅结构；
7.转动基底，使得光栅结构和竖直方向存在夹角，且基底底面朝向斜上方；
8.加热光栅结构使光栅结构软化，软化的光栅结构在重力的作用下形变至垂直与水平面；
9.冷却光栅结构至光栅结构固化。
10.一种倾斜光栅，所述倾斜光栅采用所述的一种倾斜光栅制备方法制备。
11.本发明的有益效果是：
12.本发明一种倾斜光栅制备方法的制备过程简单，可以有效提高倾斜光栅的良率；不采用纳米压印技术，降低了制造成本。采用本发明的一种倾斜光栅制备方法制备的倾斜光栅，能够和纳米压印技术制备的光栅达到同等效果，能够用于ar眼镜中。
附图说明
13.图1为本发明的一种倾斜光栅制备方法的流程图。
14.图2为本发明的一种倾斜光栅制备方法的步骤二得到样品结构图。
15.图3为本发明的一种倾斜光栅制备方法的步骤三得到样品结构图。
16.图4为本发明的一种倾斜光栅制备方法的步骤四和步骤五得到样品结构图。
17.图5为本发明的一种倾斜光栅制备方法的多层光栅结构的示意图。
18.图中：1、基底，2、光栅结构，21、第一光栅层，22、第二光栅层。
具体实施方式
19.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实
施方式对本发明进行进一步的详细描述。
20.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
21.实施例一
22.本实施例提供了一种倾斜光栅制备方法，包括：
23.s1、在基底1上制作垂直的光栅结构2，此时光栅结构2竖直方向夹角变为0度；
24.s2、转动基底1，使基底1底面朝向斜上方且使得光栅结构2和竖直方向存在夹角，夹角不为0
°
，当然也不为90
°
；
25.s3、加热光栅结构2软化光栅结构2，软化的光栅结构2受重力作用发生形变，形变至光栅结构2垂直与水平面，也就是光栅结构2和竖直方向夹角变为0度；
26.s4、冷却光栅结构2至光栅结构2固化。
27.不限定上述s2至s4执行的次数。
28.本实施例的一种简易的倾斜光栅制备工艺，制备过程简单，可以有效提高倾斜光栅的良率；不采用纳米压印技术，降低了制造成本。
29.采用本发明的一种倾斜光栅制备方法制备的倾斜光栅，能够和纳米压印技术制备的光栅达到同等效果，能够用于ar眼镜中。
30.实施例二
31.本实施例提供了一种倾斜光栅制备方法，如图1，具体步骤为：
32.步骤一、准备基底1，基底1为薄片结构，通常采用高折射率的玻璃，作为光波导片功能；
33.步骤二、在基底1上表面(顶面)制作垂直于基底1的光栅结构2，如图2，光栅与基底1夹角为90
°
；
34.步骤三、转动基底1至基底1底面(下表面)朝向斜上方，此时基底1底面于水平面成θ角，如图3所示，光栅结构2和竖直方向存在夹角θ；
35.步骤四、使用脉冲加热的方法将样品加热，使光栅结构2软化，在重力作用下，光栅结构2变成沿竖直方向，光栅结构2与基底1的夹角由90
°
变成90
°‑
θ，如图4所示。可选的，将样品(光栅结构2和基底1)放置于真空环境中加热，减小光栅之间的毛细力。
36.上述脉冲加热的方法仅为一种例举。步骤五、冷却光栅结构2，光栅结构2固化，得到倾斜光栅，此时光栅结构2和基底1夹角为90
°‑
θ，即倾斜光栅的光栅结构2不垂直于基底1。
37.可选的，冷却装置位于在光栅结构2的一侧，通过吹出冷气的方式对光栅结构2进行冷却。本实施例不限定冷却过程光栅结构2是否继续位于真空环境中。
38.可选地，光栅由多层树脂组成，光栅结构2为多层光栅结构2。如图5所示，图5(a)为两层光栅结构2，图5(b)为四层光栅结构2。多层光栅结构2包括光栅单元，光栅单元数量至少为一个。若光栅单元的数量超过一个，则光栅单元顺次堆叠设置，如图5(b)为两个堆叠的光栅单元，最下层的光栅单元位于基底1上，光栅单元包括第一光栅层21和第二光栅层22，第一光栅层21位于第二光栅层22下侧，第一光栅层21和第二光栅层22材料不同，第一光栅层21材料的熔点低于第二光栅层22材料的熔点。步骤四中加热的温度高于第一光栅层21材
料的熔点，低于第二光栅层22材料材料的熔点。
39.实施例三
40.为了避免θ角的倾斜过大，造成光栅损坏，可以分多次操作倾斜-加热-冷却的流程，每次制造θ/n的角度，n为操作次数。进而本实施例提供了一种倾斜光栅制备方法，包括如下步骤为：
41.步骤1、准备基底1，基底1为薄片结构，通常采用高折射率的玻璃，作为光波导片功能；
42.步骤2、在基底1上制作垂直于基底1的光栅结构2，光栅与基底1夹角为90
°
。
43.步骤3、转动基底1至光栅结构2和竖直方向存在夹角θ/n，此时基底1底面朝向斜上方；
44.步骤4、加热样品使光栅结构2软化，在重力作用下，光栅结构2变成沿竖直方向；
45.步骤5、冷却光栅结构2至光栅结构2固化，
46.步骤6、重复步骤3至步骤5，直至步骤5共执行n次，倾斜光栅制备完成。
47.需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
48.以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。


技术特征：
1.一种倾斜光栅制备方法，其特征在于，包括：在基底(1)上制作与基底(1)夹角为90
°
的光栅结构(2)；转动基底(1)，使得光栅结构(2)和竖直方向存在夹角，且基底(1)底面朝向斜上方；加热光栅结构(2)使光栅结构(2)软化，软化的光栅结构(2)在重力的作用下形变至垂直与水平面；冷却光栅结构(2)至光栅结构(2)固化。2.如权利要求1所述的一种倾斜光栅制备方法，其特征在于，所述光栅结构(2)包括光栅单元，所述光栅单元包括第一光栅层(21)和第二光栅层(22)，所述第一光栅层(21)位于第二光栅层(22)下侧，第一光栅层(21)材料的熔点低于第二光栅层(22)材料的熔点；加热光栅结构(2)时的温度高于第一光栅层(21)材料的熔点，低于第二光栅层(22)材料材料的熔点。3.如权利要求1所述的一种倾斜光栅制备方法，其特征在于，多次顺次执行所述转动基底(1)、所述加热光栅结构(2)和所述冷却光栅结构(2)的步骤，直至光栅结构(2)的倾斜角度满足需求。4.如权利要求1所述的一种倾斜光栅制备方法，其特征在于，所述加热光栅结构(2)采用脉冲加热的方法加热光栅结构(2)。5.如权利要求1所述的一种倾斜光栅制备方法，其特征在于，在真空环境中进行所述加热光栅结构(2)的步骤。6.一种倾斜光栅，其特征在于，所述倾斜光栅采用如权利要求1至5中任意一项所述的一种倾斜光栅制备方法制备。

技术总结
一种倾斜光栅制备方法涉及微纳制造技术领域，解决了现有制备方法良率低且成本高的问题，方法包括：在基底上制作与基底夹角为90


技术研发人员：陶金 马青
受保护的技术使用者：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
技术研发日：2023.05.24
技术公布日：2023/8/14