细V槽光学元件模压成型中玻璃流变特性研究

摘要

光学元件模压成型工艺是一种有效的复制加工技术，目前成为国内外研究的热点，其中非球面光学元件和微结构光学元件模压成型为主要研究方向。相比非球面光学元件，微结构光学元件由于几何形状复杂，数量单元多、结构尺寸小、阵列排布密等特点，在模压成型过程中存在填充不均匀、不饱和等诸多问题。本文以细V槽光学元件模压成型中玻璃流变特性为研究对象，开展有关研究工作。
　　根据流变学理论，对适用于描述熔融态光学玻璃流变模型的本构方程及模型参数进行了较为详细的研究分析，以松弛时间谱为切入点，介绍了如何通过实验所得材料物理参数函数反求松弛时间谱近似解的计算方法，并对无法获取材料参数的情况进行线性化处理，以静态动力粘度和静态弹性模量求取材料松弛时间变化曲线。
　　然后，为获取熔融态光学玻璃静态动力粘度参数，通过实验得到材料动力粘度—温度变化曲线和流动度—温度变化曲线。实验结果表面：熔融态光学玻璃的动力粘度随温度的升高而降低，流动度随温度的升高而增长，且在材料刚刚突破转变温度Ts时，动力粘度曲线呈陡然下降趋势。又以实验所用H-QK3L光学玻璃为例，详细说明了如何利用静态动力粘度和静态弹性模量获取熔融态光学玻璃松弛时间变化曲线的实验方法。
　　最后，利用MSC.Marc有限元软件对光学玻璃在阵列细V槽结构的填充效果进行模压仿真分析，仿真结果可知，伴随温度上升，V槽填充效果逐步提高，模压过程中熔融态光学玻璃的流动特征主要表现在对边界位置的V槽填充形态；利用模压实验得到阵列细V槽结构光学玻璃的实际填充轮廓，实验中出现的填充不均匀、不饱和现象，其成因与光学玻璃流变特性存在密切联系，并结合仿真结果，从温度效应与位置效应两方面对成因进行有效分析。

目录

声明

符号物理含义表

第1章 绪 论

1.1研究背景

1.2 研究现状

1.3 研究内容

1.4 论文结构

第2章 熔融态光学玻璃流变特性理论分析

2.1 粘弹性熔体流变现象

2.2 熔融态光学玻璃本构方程分析

2.3 熔融态光学玻璃流变模型参数分析

2.4 本章小结

第3章 熔融态光学玻璃粘度测定实验研究

3.1 粘度测定原理

3.2 高温环境粘度测定方法

3.3 熔融态光学玻璃粘度测定实验

3.4 实验测定与结果分析

3.5 本章小结

第4章 阵列V槽模压光学玻璃填充效果研究

4.1 阵列V槽模压填充仿真分析

4.2 实验模具设计制作

4.3 阵列V槽模压填充实验研究

4.4 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间所发表学术论文或专利

附录B 攻读硕士学位期间参与项目