[发明专利]一种光学元件的增材制造方法及光学元件

权利要求书

1.一种光学元件的增材制造方法，其特征在于，包括下述步骤：

计算轴向梯度折射率透镜的结构参数，所述结构参数包括梯度折射率透镜半径及厚度参数；

根据所述结构参数建立UG三维模型；

制备成型浆料；

采用所述成型浆料对所述UG三维模型进行光固化成型；

对光固化成型后的UG三维模型进行脱脂处理；

将脱脂后的坯体进行烧结处理；

将烧结后的坯体清洗后得到具有变折射率的透镜。

2.根据权利要求1所述的光学元件的增材制造方法，其特征在于，在计算轴向梯度折射率透镜的结构参数的步骤中，具体包括下述步骤：

轴向梯度折射率材料的折射率分布可表示为：

n＝n(Z)＝N₀₀+N₀₁Z+N₀₂Z²+...

式中N₀₀，N₀₁和N₀₂分别为常数项、线性项和二次项系数，

空气中轴向梯度折射率薄透镜的光焦度公式为：

Φ＝(n₀-1)c₁-(n_T-1)c₂

式中，n₀是光轴上的折射率(等于N₀₀)，n_T为沿光轴方向最大折射率，c₁和c₂为折射率透镜各面的曲率；

根据所述轴向梯度折射率材料的折射率分布及所述空气中轴向梯度折射率薄透镜的光焦度得到所述梯度折射率透镜半径及厚度参数。

3.根据权利要求1所述的光学元件的增材制造方法，其特征在于，在制备成型浆料的步骤中，具体包括下述步骤：

将甲基丙烯酸羟乙醋、聚乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二苯甲酸酯混合并超声搅拌后得到均匀树脂预混液；

将蓝宝石加入到所述树脂预混液中，同时加入光吸收体和稳定剂进行高速混合得到第一浆料；

将AlON加入到所述树脂预混液中，同时加入光吸收体和稳定剂进行高速混合得到第二浆料；

将尖晶石加入到所述树脂预混液中，同时加入光吸收体和稳定剂进行高速混合得到第三浆料；

将聚酰亚胺加入到所述树脂预混液中，同时加入光吸收体和稳定剂进行高速混合得到第四浆料；

在所述第一浆料、所述第二浆料、所述第三浆料及所述第四浆料中加入光引发剂，混合均匀后得到所述成型浆料。

4.根据权利要求3所述的光学元件的增材制造方法，其特征在于，所述光吸收体为苏丹红G，所述稳定剂为对羟基苯甲醚，所述光引发剂为Irgacure819。

5.根据权利要求3所述的光学元件的增材制造方法，其特征在于，在采用所述成型浆料对所述UG三维模型进行固化成型的步骤中，具体包括下述步骤：

根据光聚合增材制造的经验公式计算所述第一浆料、所述第二浆料、所述第三浆料及所述第四浆料的曝光时间；

根据所述曝光时间，采用所述第一浆料对所述UG三维模型进行光固化，固化完成后对所述UG三维模型进行清洗干燥处理，以除去所述UG三维模型上残留的所述第一浆料；

重复上述步骤，分别采用所述第二浆料、所述第三浆料及所述第四浆料对所述UG三维模型进行光固化。

6.根据权利要求1所述的光学元件的增材制造方法，其特征在于，在对光固化成型后的UG三维模型进行脱脂处理的步骤中，具体包括下述步骤：

对光固化成型后的UG三维模型采用2～3℃/mm的升温速度从室温升到100～110度，再以上升温速度为0.5～0.8℃/min升温至160～170℃，并在160～170℃保温5h，让部分有机物气化排出，之后以2℃/mm的升温速度升温至1000℃，并在1000℃保温2h，完成脱脂处理。