專利名稱：一種光波導的熱壓印裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種熱壓印裝置，尤其是涉及一種光波導的熱壓印裝置。
背景技術：
光波導是集成光學的元器件。目前，較為成熟的波導制備方法多以光刻技術為核心，其缺點在于工藝繁瑣、設備昂貴、制作周期長、成本高、過程不易控制。因此，人們一直在探索一種工藝簡單、成本低、快速、可控的波導制備方法。熱壓印技術是一種低成本波導制備技術，其原理是通過特制的具有凹凸結構的模具實現圖形的轉移。現有的熱壓印裝置一般是將樣品直接放到加熱裝置上，通過熱傳導的加熱方式將樣品加熱至其軟化溫度以上一定溫度后進行熱壓印，然后經冷卻固化后在樣品上形成凹凸的波導結構。現有的熱壓印裝置主要存在以下不足:熱傳導的加熱方式使樣品受熱不均勻，且熱壓印的溫度不可控；熱壓印的冷卻和壓力不可控，很難實現精確壓印，壓印完成后樣品脫模困難。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是:針對現有技術的不足，提供一種熱壓印的溫度、冷卻和壓力可控的光波導的熱壓印裝置。本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為:一種光波導的熱壓印裝置，包括底座、底部開口的熱壓印腔體和設置在底座上的樣品臺，所述的熱壓印腔體的頂部設有蓋板，所述的熱壓印腔體固設在所述的樣品臺的上方，所述的熱壓印腔體內設有工作腔，所述的工作腔內設置有能夠耐高溫的膜層，所述的膜層將所述的工作腔分隔成壓力腔和真空腔，所述的壓力腔位于所述的真空腔的上方，所述的壓力腔通過氣體管道與氣動增壓裝置相連，所述的樣品臺的臺面上放置有模具，所述的模具位于所述的真空腔內，所述的樣品臺的下方設置有帶有溫控系統的加熱裝置，所述的樣品臺與所述的加熱裝置之間具有間隙，所述的樣品臺內設置有熱緩沖腔，所述的真空腔與所述的熱緩沖腔相連通，所述的熱緩沖腔的一側與冷卻裝置相連，所述的熱緩沖腔的另一側與抽真空裝置相連。使用時，將待壓印的樣品放置在樣品臺的臺面上，再將模具放置在待壓印的樣品上，且待壓印的樣品和模具均放置在真空腔內，設定溫控系統的溫度，打開加熱裝置，待壓印的樣品受熱后軟化；之后利用抽真空裝置對熱緩沖腔和真空腔抽真空，打開氣動增壓裝置對壓力腔增壓，由于壓力腔和真空腔之間存在壓力差，膜層被下壓到模具上對模具施壓，模具再對其下面放置的樣品施壓，從而完成樣品的熱壓印；然后打開冷卻裝置，對樣品臺及放置在其臺面上的光波導和模具進行冷卻并脫模。優選地，所述的冷卻裝置包括冷卻瓶和灌裝有氮氣的氮氣瓶，所述的冷卻瓶內灌裝有液氮，所述的冷卻瓶內設置有銅管，所述的銅管與所述的熱緩沖腔相連通；熱壓印后，打開冷卻裝置，氮氣進入冷卻瓶并被冷卻瓶內的液氮迅速冷卻，冷卻后的氮氣通過銅管進入熱緩沖腔和真空腔，對樣品臺及放置在其臺面上的光波導和模具進行快速冷卻。液氮可以起到較好的冷卻效果，同時通過冷卻后的氮氣吸收熱緩沖腔和真空腔的熱量對光波導進行快速冷卻，且氮氣化學性質比較穩定，不會與光波導發生反應，不影響光波導的質量。優選地，所述的加熱裝置為電阻絲加熱裝置。優選地，所述的樣品臺上均勻開有多個通孔，所述的真空腔與所述的熱緩沖腔通過所述的多個通孔相連通。樣品臺上均勻開有多個通孔，一方面可以使熱量能夠比較均勻地從熱緩沖腔傳遞到真空腔，另一方面可以使熱壓印時，真空腔內的壓強分布比較均衡，使模具受力均勻，進而使樣品受力均勻。與現有技術相比，本發明的優點在于:本發明光波導的熱壓印裝置，在樣品臺與加熱裝置之間具有間隙，使樣品臺與加熱裝置不直接接觸，且加熱裝置的溫度可通過溫控系統進行調節，從而在進行熱壓印時，加熱裝置通過熱輻射將熱量傳遞給樣品臺，同時由于樣品臺內設置有熱緩沖腔，加熱裝置通過熱輻射傳遞給樣品臺的熱量能夠在熱緩沖腔內得到緩沖，相當于傳遞給樣品臺的熱量有兩次緩沖機會，使樣品臺的臺面能夠對其上放置的待壓印的樣品和模具均勻加熱，解決了熱傳導的加熱方式引起的樣品受熱不均的問題，且加熱溫度可控；真空腔與熱緩沖腔相連通，熱緩沖腔與冷卻裝置相連，使熱壓印后的樣品即光波導能夠通過冷卻裝置得到及時冷卻，進而使光波導的脫模順利；此外，壓力腔與氣動增壓裝置相連，該氣動增壓裝置能夠精確控制壓力腔內的壓力，使熱壓印的壓力可控。因此，本發明光波導的熱壓印裝置，其熱壓印的溫度、冷卻和壓力可控，使熱壓印樣品受熱均勻，熱壓印后脫模順利，可大大提高光波導的熱壓印質量。
圖1為本發明實施例的正面剖視圖。
具體實施例方式以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。如圖所示，一種光波導的熱壓印裝置，包括底座1、底部開口的熱壓印腔體2和設置在底座I上的樣品臺3 ;熱壓印腔體2的頂部設有蓋板21，熱壓印腔體2固設在樣品臺3的上方，熱壓印腔體2內設有工作腔22，工作腔22內設置有能夠耐高溫的膜層4，膜層4將工作腔22分隔成壓力腔23和真空腔24，壓力腔23位于真空腔24的上方，壓力腔23通過氣體管道51與氣動增壓裝置5相連；樣品臺3的臺面31上放置有模具6，模具6位于真空腔24內；樣品臺3的下方設置有帶有溫控系統71的電阻絲加熱裝置7，樣品臺3與電阻絲加熱裝置7之間具有間隙8，使樣品臺3與電阻絲加熱裝置7不直接接觸，樣品臺3內設置有熱緩沖腔32，樣品臺3上均勻開有多個通孔33，真空腔24與熱緩沖腔32通過多個通孔33相連通，熱緩沖腔32的一側與冷卻裝置9相連，熱緩沖腔32的另一側與抽真空裝置10相連；冷卻裝置9包括冷卻瓶91和灌裝有氮氣的氮氣瓶92，冷卻瓶91內灌裝有液氮，冷卻瓶91內設置有銅管93，銅管93與熱緩沖腔32相連通；熱壓印后，打開冷卻裝置9，氮氣進入冷卻瓶91并被冷卻瓶91內的液氮迅速冷卻，冷卻后的氮氣通過銅管93進入熱緩沖腔32和真空腔24，對樣品臺3及放置在其臺面31上的光波導和模具6進行快速冷卻。使用時，將待壓印的樣品11放置在樣品臺3的臺面31上，再將模具6放置在待壓印的樣品11上，且待壓印的樣品11和模具6均放置在真空腔24內，設定溫控系統71的溫度，打開電阻絲加熱裝置7 ;之后利用抽真空裝置10對熱緩沖腔32和真空腔24抽真空，打開氣動增壓裝置5對壓力腔23增壓，由于壓力腔23和真空腔24之間存在壓力差，膜層4被下壓到模具6上對模具6施壓，模具6再對其下面放置的樣品11施壓，從而完成樣品11的熱壓印；然后打開冷卻裝置9，對樣品臺3及放置在其臺面31上的光波導和模具6進行快速冷卻，脫模后即得到光波導。
權利要求
1.一種光波導的熱壓印裝置，包括底座、底部開口的熱壓印腔體和設置在底座上的樣品臺，其特征在于:所述的熱壓印腔體的頂部設有蓋板，所述的熱壓印腔體固設在所述的樣品臺的上方，所述的熱壓印腔體內設有工作腔，所述的工作腔內設置有能夠耐高溫的膜層，所述的膜層將所述的工作腔分隔成壓力腔和真空腔，所述的壓力腔位于所述的真空腔的上方，所述的壓力腔通過氣體管道與氣動增壓裝置相連，所述的樣品臺的臺面上放置有模具，所述的模具位于所述的真空腔內，所述的樣品臺的下方設置有帶有溫控系統的加熱裝置，所述的樣品臺與所述的加熱裝置之間具有間隙，所述的樣品臺內設置有熱緩沖腔，所述的真空腔與所述的熱緩沖腔相連通，所述的熱緩沖腔的一側與冷卻裝置相連，所述的熱緩沖腔的另一側與抽真空裝置相連。
2.根據權利要求1所述的一種光波導的熱壓印裝置，其特征在于:所述的冷卻裝置包括冷卻瓶和灌裝有氮氣的氮氣瓶，所述的冷卻瓶內灌裝有液氮，所述的冷卻瓶內設置有銅管，所述的銅管與所述的熱緩沖腔相連通；熱壓印后，打開冷卻裝置，氮氣進入冷卻瓶并被冷卻瓶內的液氮迅速冷卻，冷卻后的氮氣通過銅管進入熱緩沖腔和真空腔，對樣品臺及放置在其臺面上的光波導和模具進行快速冷卻。
3.根據權利要求1或2所述的一種光波導的熱壓印裝置，其特征在于:所述的加熱裝置為電阻絲加熱裝置。
4.根據權利要求1或2所述的一種光波導的熱壓印裝置，其特征在于:所述的樣品臺上均勻開有多個通孔，所述的真空腔與所述的熱緩沖腔通過所述的多個通孔相連通。
全文摘要
本發明公開了一種光波導的熱壓印裝置，特點是熱壓印腔體的頂部設有蓋板，熱壓印腔體固設在樣品臺的上方，熱壓印腔體內設有工作腔，工作腔內設置有能夠耐高溫的膜層，膜層將工作腔分隔成壓力腔和真空腔，壓力腔位于真空腔的上方，壓力腔通過氣體管道與氣動增壓裝置相連，樣品臺的臺面上放置有模具，模具位于真空腔內，樣品臺的下方設置有帶有溫控系統的加熱裝置，樣品臺與加熱裝置之間具有間隙，樣品臺內設置有熱緩沖腔，真空腔與熱緩沖腔相連通，熱緩沖腔的一側與冷卻裝置相連，熱緩沖腔的另一側與抽真空裝置相連；優點是熱壓印的溫度、冷卻和壓力可控，使熱壓印樣品受熱均勻，熱壓印后脫模順利，可大大提高光波導的熱壓印質量。
文檔編號B29C59/02GK103158252SQ201310091748
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月21日 優先權日2013年3月21日
發明者沈祥, 宗雙飛, 聶秋華, 徐鐵峰, 戴世勛, 李軍, 張培全, 付晶 申請人:寧波大學