闪耀光栅凭借的定向衍射特性，在光谱仪器中占据核心地位。其加工工艺流程需经过多道精密工序，从基底制备到成品检测，每一步都需严格控制精度，以下是详细流程解析。
1、基底材料制备与预处理
闪耀光栅的基底需选用光学性能稳定的材料，常用熔融石英（透射型）或铝合金（反射型）。首先对原材料进行切割，采用金刚石锯片将石英棒或金属块切割成预设尺寸（如 100mm×100mm×5mm），切割面平面度误差控制在 5μm 以内。切割后的基底进行粗磨，使用 800 目碳化硅砂轮去除表面毛刺和切割痕迹，使表面粗糙度降至 Ra1μm 以下。
预处理阶段的关键是应力消除，将基底放入退火炉中，在 600℃（石英）或 300℃（金属）下保温 4 小时，缓慢冷却至室温，确保内部应力小于 5MPa，避免后续加工中出现变形。随后进行超声清洗，先用 5% 氢氟酸溶液去除石英表面的氧化层，再用超纯水（电阻率≥18.2MΩ・cm）清洗 3 次，最后在百级洁净室中烘干，防止杂质残留。
2、光刻胶涂覆与曝光
在洁净室内，采用旋转涂胶法在基底表面涂覆光刻胶（如 AZ6130）。将基底固定在匀胶机上，滴胶后先以 500r/min 低速旋转 5 秒，使胶液均匀覆盖表面，再以 3000r/min 高速旋转 30 秒，形成厚度为 1-2μm 的光刻胶膜，膜厚偏差需控制在 ±50nm 以内。涂胶后的基底在 80℃烘箱中前烘 30 分钟，去除胶内溶剂，增强胶膜与基底的附着力。
曝光环节采用激光干涉光刻技术，将基底置于精密工作台上，通过 He-Cd 激光器（波长 442nm）产生的两束相干光在光刻胶表面形成干涉条纹。根据闪耀光栅的刻线密度（如 1200 线 /mm）调整光束夹角，确保条纹间距精度达 ±0.05μm。曝光时间需根据胶膜厚度精确控制（通常 10-30 秒），曝光后在显影液（如 AZ300MIF）中浸泡 60 秒，去除曝光区域的光刻胶，形成光刻胶掩模。
3、刻蚀形成闪耀面
刻蚀是塑造闪耀角的核心工序，透射光栅多采用反应离子刻蚀（RIE），反射光栅则常用离子束刻蚀（IBE）。以金属反射光栅为例，将带有光刻胶掩模的铝基底放入刻蚀腔，通入氩气（压力 0.5Pa），通过射频电源产生等离子体，离子在电场加速下轰击铝表面。
刻蚀过程中，通过调整离子束入射角（与基底法线夹角即闪耀角，如 30°）和刻蚀时间，控制刻蚀深度（通常为波长的 1/4，如可见光波段约 100-200nm）。刻蚀速率需稳定在 10nm/min，通过实时监测光栅表面轮廓，确保闪耀面的角度偏差小于 0.1°。刻蚀完成后，用氧等离子体灰化去除残留光刻胶，露出清晰的光栅沟槽结构。
4、镀膜与后处理
为增强反射型闪耀光栅的光学性能，需在刻蚀后的表面镀制高反射膜。常用铝膜（适用于紫外至近红外）或金膜（适用于红外），采用电子束蒸发镀膜技术，真空度保持在 10⁻⁴Pa 以下，镀膜速率控制在 0.5-1nm/s，膜厚根据波长设计（如铝膜厚度 80nm）。镀膜后进行退火处理，在 150℃下保温 2 小时，提高膜层与基底的结合力，避免使用中脱落。
后处理包括边缘修整和清洁，用激光切割去除基底边缘的多余部分，保证光栅有效区域无毛刺；再次进行超声清洗（频率 80kHz），去除镀膜过程中产生的颗粒杂质，最后用氮气吹干，防止水渍残留。
5、性能检测与质量控制
成品检测需全面评估光栅性能：使用激光衍射仪测量刻线密度，偏差需小于 ±1 线 /mm；通过光谱仪测试衍射效率，在闪耀波长处的效率应≥80%；采用原子力显微镜（AFM）观察表面形貌，确保沟槽深度均匀性（偏差≤5nm）和闪耀面粗糙度 Ra≤1nm。
对于高精度光栅，还需检测波前畸变（≤λ/10，λ=632.8nm）和杂散光水平（≤0.1%）。每批产品随机抽取 10% 进行耐久性测试，在 85℃、85% 湿度环境中放置 1000 小时，性能衰减需小于 5%，确保长期使用稳定性。
闪耀光栅加工流程融合了光刻、刻蚀、镀膜等精密制造技术，每个环节的参数控制直接影响其光学性能。通过严格执行工艺流程和质量检测，才能生产出满足光谱分析、激光技术等领域需求的高性能闪耀光栅。
