微透镜阵列注射压缩成型工艺及双折射研究

摘要

聚合物微透镜阵列以单元尺寸小、集成度高、易组装集成等优点成为微光学系统中最重要的光学元件之一。注射成型是目前聚合物微透镜阵列的主要成型方法，但是注射成型微透镜阵列存在双折射大的问题，限制了聚合物微透镜阵列进一步的广泛应用。本文将注射压缩成型工艺应用于微透镜阵列的成型，围绕微透镜阵列注射压缩成型模具设计和工艺参数对双折射的影响开展仿真和实验研究。
　　 本文首先基于双折射与残余应力的线性关系，使用MPI软件对注射压缩成型微透镜阵列残余应力进行了仿真，通过正交实验研究注射参数（熔体温度、模具温度和注射速率）对残余应力的影响，并对注射参数进行优选;在此基础上，采用单因素实验研究了压缩参数（压缩距离、压缩速度、压缩压力）对残余应力的影响规律，得到了压缩参数水平的优选范围。
　　 研究了注射压缩成型中压缩功能的实现方式和模具设计方案，根据微透镜阵列的结构特点，综合考虑压缩方式、压缩部位、型腔布局和浇口类型等因素，设计制造了基于压缩框概念的微透镜阵列注射压缩成型模具，为实验研究搭建了平台。
　　 开展微透镜阵列注射压缩成型实验，采用正交偏光干涉色法定性观察和旋转式补偿法精密测量双折射，对比研究了注射压缩成型和注射成型两种成型工艺下微透镜阵列双折射的分布和大小，结果表明注射压缩成型制件双折射显著降低。采用单因素实验法进行注射压缩成型实验，重点研究了压缩参数对微透镜阵列双折射的影响，结果表明双折射随着压缩速度、压缩压力的增大而减小，随着压缩距离的增大先减小后增大，优选了压缩参数。在优选压缩参数下，微透镜阵列的双折射得到进一步降低。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 微透镜阵列的应用

1．1．2 聚合物微透镜阵列的成型工艺

1．2 注射压缩成型技术研究现状

1．2．1 注射压缩成型发展概况

1．2．2 注射压缩成型制件双折射研究现状

1．3 课题来源、意义及主要工作

1．3．1 课题来源及选题意义

1．3．2 论文主要研究工作

第二章 微透镜阵列注射压缩成型理论分析

2．1 概述

2．2 注射压缩成型工艺理论模型

2．3 残余应力计算模型

2．4 应力光学定律

2．5 本章小结

第三章 注射压缩成型微透镜阵列残余应力仿真研究

3．1 概述

3．2 注射压缩成型工艺仿真

3．2．1 微透镜阵列设计

3．2．2 模型建立与网格划分

3．2．3 材料选择

3．2．4 注射压缩成型工艺流程

3．3 工艺参数对残余应力的影响

3．3．1 残余应力分布

3．3．2 注射参数对残余应力的影响

3．3．3 压缩参数对残余应力的影响

3．4 本章小结

第四章 微透镜阵列注射压缩成型模具设计

4．1 概述

4．2 注射压缩成型模具压缩方案分析

4．3 模具压缩结构设计

4．3．1 碟簧组的选型设计

4．3．2 顶出机构及压缩型芯设计

4．4 模具其它部分设计

4．4．1 浇注系统设计

4．4．2 冷却水路设计

4．5 微透镜阵列注射压缩成型模具调试

4．6 本章小结

第五章 注射压缩成型微透镜阵列双折射实验研究

5．1 概述

5．2 实验材料与设备

5．2．1 材料选择

5．2．2 实验设备

5．3 双折射的测量

5．4 注射压缩成型微透镜阵列双折射分布

5．5 压缩参数对双折射的影响

5．5．1 单因素实验设计

5．5．2 结果分析与讨论

5．5．3 优选参数组合的实验验证

5．6 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要研究成果