閃耀光柵憑借的定向衍射特性，在光譜儀器中占據(jù)核心地位。其加工工藝流程需經(jīng)過多道精密工序，從基底制備到成品檢測，每一步都需嚴(yán)格控制精度，以下是詳細(xì)流程解析。?

　　1、基底材料制備與預(yù)處理?

　　閃耀光柵的基底需選用光學(xué)性能穩(wěn)定的材料，常用熔融石英（透射型）或鋁合金（反射型）。首先對原材料進(jìn)行切割，采用金剛石鋸片將石英棒或金屬塊切割成預(yù)設(shè)尺寸（如 100mm×100mm×5mm），切割面平面度誤差控制在 5μm 以內(nèi)。切割后的基底進(jìn)行粗磨，使用 800 目碳化硅砂輪去除表面毛刺和切割痕跡，使表面粗糙度降至 Ra1μm 以下。?

　　預(yù)處理階段的關(guān)鍵是應(yīng)力消除，將基底放入退火爐中，在 600℃（石英）或 300℃（金屬）下保溫 4 小時(shí)，緩慢冷卻至室溫，確保內(nèi)部應(yīng)力小于 5MPa，避免后續(xù)加工中出現(xiàn)變形。隨后進(jìn)行超聲清洗，先用 5% 氫氟酸溶液去除石英表面的氧化層，再用超純水（電阻率≥18.2MΩ?cm）清洗 3 次，最后在百級潔凈室中烘干，防止雜質(zhì)殘留。?

　　2、光刻膠涂覆與曝光?

　　在潔凈室內(nèi)，采用旋轉(zhuǎn)涂膠法在基底表面涂覆光刻膠（如 AZ6130）。將基底固定在勻膠機(jī)上，滴膠后先以 500r/min 低速旋轉(zhuǎn) 5 秒，使膠液均勻覆蓋表面，再以 3000r/min 高速旋轉(zhuǎn) 30 秒，形成厚度為 1-2μm 的光刻膠膜，膜厚偏差需控制在 ±50nm 以內(nèi)。涂膠后的基底在 80℃烘箱中前烘 30 分鐘，去除膠內(nèi)溶劑，增強(qiáng)膠膜與基底的附著力。?

　　曝光環(huán)節(jié)采用激光干涉光刻技術(shù)，將基底置于精密工作臺上，通過 He-Cd 激光器（波長 442nm）產(chǎn)生的兩束相干光在光刻膠表面形成干涉條紋。根據(jù)閃耀光柵的刻線密度（如 1200 線 /mm）調(diào)整光束夾角，確保條紋間距精度達(dá) ±0.05μm。曝光時(shí)間需根據(jù)膠膜厚度精確控制（通常 10-30 秒），曝光后在顯影液（如 AZ300MIF）中浸泡 60 秒，去除曝光區(qū)域的光刻膠，形成光刻膠掩模。?
 

　　3、刻蝕形成閃耀面?

　　刻蝕是塑造閃耀角的核心工序，透射光柵多采用反應(yīng)離子刻蝕（RIE），反射光柵則常用離子束刻蝕（IBE）。以金屬反射光柵為例，將帶有光刻膠掩模的鋁基底放入刻蝕腔，通入氬氣（壓力 0.5Pa），通過射頻電源產(chǎn)生等離子體，離子在電場加速下轟擊鋁表面。?

　　刻蝕過程中，通過調(diào)整離子束入射角（與基底法線夾角即閃耀角，如 30°）和刻蝕時(shí)間，控制刻蝕深度（通常為波長的 1/4，如可見光波段約 100-200nm）?？涛g速率需穩(wěn)定在 10nm/min，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測光柵表面輪廓，確保閃耀面的角度偏差小于 0.1°?？涛g完成后，用氧等離子體灰化去除殘留光刻膠，露出清晰的光柵溝槽結(jié)構(gòu)。?

　　4、鍍膜與后處理?

　　為增強(qiáng)反射型閃耀光柵的光學(xué)性能，需在刻蝕后的表面鍍制高反射膜。常用鋁膜（適用于紫外至近紅外）或金膜（適用于紅外），采用電子束蒸發(fā)鍍膜技術(shù)，真空度保持在 10??Pa 以下，鍍膜速率控制在 0.5-1nm/s，膜厚根據(jù)波長設(shè)計(jì)（如鋁膜厚度 80nm）。鍍膜后進(jìn)行退火處理，在 150℃下保溫 2 小時(shí)，提高膜層與基底的結(jié)合力，避免使用中脫落。?

　　后處理包括邊緣修整和清潔，用激光切割去除基底邊緣的多余部分，保證光柵有效區(qū)域無毛刺；再次進(jìn)行超聲清洗（頻率 80kHz），去除鍍膜過程中產(chǎn)生的顆粒雜質(zhì)，最后用氮?dú)獯蹈?，防止水漬殘留。?

　　5、性能檢測與質(zhì)量控制?

　　成品檢測需全面評估光柵性能：使用激光衍射儀測量刻線密度，偏差需小于 ±1 線 /mm；通過光譜儀測試衍射效率，在閃耀波長處的效率應(yīng)≥80%；采用原子力顯微鏡（AFM）觀察表面形貌，確保溝槽深度均勻性（偏差≤5nm）和閃耀面粗糙度 Ra≤1nm。?

　　對于高精度光柵，還需檢測波前畸變（≤λ/10，λ=632.8nm）和雜散光水平（≤0.1%）。每批產(chǎn)品隨機(jī)抽取 10% 進(jìn)行耐久性測試，在 85℃、85% 濕度環(huán)境中放置 1000 小時(shí)，性能衰減需小于 5%，確保長期使用穩(wěn)定性。?

　　閃耀光柵加工流程融合了光刻、刻蝕、鍍膜等精密制造技術(shù)，每個(gè)環(huán)節(jié)的參數(shù)控制直接影響其光學(xué)性能。通過嚴(yán)格執(zhí)行工藝流程和質(zhì)量檢測，才能生產(chǎn)出滿足光譜分析、激光技術(shù)等領(lǐng)域需求的高性能閃耀光柵。