[发明专利]梳形光栅的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及梳形光栅的制备领域，具体地，涉及一种梳形光栅的制备方法。

背景技术

梳型梳形光栅可作为真空电子器件的慢波结构、微波技术中的带阻滤波器而被广泛应用。由于工作于基模的电磁波波长与器件结构尺寸的共度性，随着器件工作频率的提高，所需梳形光栅的周期常数越小，这就给零件加工提出了苛刻的要求。同时，为了缓解高频趋肤效应，要求加工的梳形光栅必须具有良好的表面光洁度。为了制备出高精密的梳型梳形光栅，人们不得不选用加工尺度更小的机床，而高精度加工机床的价格非常昂贵，无形中增加了梳形光栅零件加工的成本。如，为了加工出周期常数为0.065mm的梳形光栅样件，人们可选用精密线切割机床使用直径为0.03mm到0.04mm的钼丝来完成对样件的加工，而这种高精密的设备目前市场价格在百万元人民币以上。而且利用这种纯机械手段加工制备这种小周期结构梳形光栅时，也无法对梳形光栅槽的侧面进行打磨抛光，无法克服表面粗糙度大的问题。而采用基于半导体技术的紫外光刻和反应离子技术制备这类梳型梳形光栅结构时，除了加工复杂，设备昂贵的不足外，无法获得深宽比大的梳形光栅沟槽也是一个很大的问题。

因此，提供一种制备方法相对简单、产品精度高且生产成本较为廉价的梳形光栅的制备方法是本发明亟需解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的在于克服现有技术中制备高精密的梳形梳形光栅的设备成本昂贵且加工复杂，且无法获得深宽比大的梳形光栅沟槽的问题，从而提供一种制备方法相对简单、产品精度高且生产成本较为廉价的梳形光栅的制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种梳形光栅的制备方法，其中，所述制备方法包括：

(1)对金属待加工件表面进行抛光，得到初制件；

(2)在初制件的一个侧面上等间距地加工出多个凹槽，得到梳形光栅初坯A1；

(3)将梳形光栅初坯A1在电解液中进行电镀，得到梳形光栅毛坯A2，所述梳形光栅毛坯A2的凹槽的槽宽等于预设槽宽，所述梳形光栅毛坯A2的凹槽的槽深等于预设槽深；

(4)将梳形光栅毛坯A2进行打磨，得到梳形光栅。

优选地，步骤(2)中的加工方法为线切割、电火花切割和铣切割中的一种或多种。

优选地，步骤(2)中梳形光栅初坯A1的槽宽不小于预设槽宽。

优选地，步骤(2)中h≥h₀；

h为梳形光栅初坯A1的槽深，h₀为所述预设槽深。

优选地，步骤(3)中所述电镀层的厚度为

d为所述梳形光栅初坯A1的槽宽，d₀为所述预设槽宽，η为预设值。

优选地，在步骤(3)中，电镀的方法包括以下公式：

T=n×s×d×ρ×QM×I×η;]]>其中，

T为电镀时间；n为金属离子被还原成金属单质所需要的电子数；s为梳形光栅初坯A1的表面积；d为梳形光栅初坯A1表面需要电镀的镀层厚度；ρ为金属单质的密度；Q为1mol电子的电量，为常量；M为金属单质的相对分子质量；I为电流密度；η为电流效率。

优选地，步骤(3)中所述电解液中包括金属待加工件中的至少一种金属盐。

优选地，步骤(3)中电镀温度为15-50℃。

优选地，步骤(4)还包括：将梳形光栅毛坯A2在打磨后通过水、酒精和有机溶剂进行清洗。

优选地，将梳形光栅毛坯A2在打磨后顺次通过水、酒精、有机溶剂和水进行清洗。