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超薄光学元件精密加工关键技术

彭利荣 马占龙 王高文 王飞 王东方

彭利荣, 马占龙, 王高文, 王飞, 王东方. 超薄光学元件精密加工关键技术[J]. 中国光学, 2015, 8(6): 964-970. doi: 10.3788/CO.20150806.0964
引用本文: 彭利荣, 马占龙, 王高文, 王飞, 王东方. 超薄光学元件精密加工关键技术[J]. 中国光学, 2015, 8(6): 964-970. doi: 10.3788/CO.20150806.0964
PENG Li-rong, MA Zhan-long, WANG Gao-wen, WANG Fei, WANG Dong-fang. Key technology of ultra-thin optical element precision manufacture[J]. Chinese Optics, 2015, 8(6): 964-970. doi: 10.3788/CO.20150806.0964
Citation: PENG Li-rong, MA Zhan-long, WANG Gao-wen, WANG Fei, WANG Dong-fang. Key technology of ultra-thin optical element precision manufacture[J]. Chinese Optics, 2015, 8(6): 964-970. doi: 10.3788/CO.20150806.0964

超薄光学元件精密加工关键技术

doi: 10.3788/CO.20150806.0964
基金项目: 国家科技重大专项资助项目(No.2009ZX02205)
详细信息
    通讯作者:

    彭利荣(1986—),男,内蒙古巴彦淖尔人,硕士,助理研究员,2012年于哈尔滨工程大学获得硕士学位,主要从事超精度光学元件加工与检测方面的研究。E-mail:plr_cas@163.com

    马占龙(1983—),男,河北唐山人,硕士,助理研究员,2006年、2009年于中国矿业大学分别获得学士、硕士学位,主要从事超高精度光学元件加工方面的研究。E-mail:mzlcumt@126.com

    王高文(1986—),男,福建漳州人,硕士,助理研究员,2008年、2010年于天津大学分别获得学士、硕士学位,主要从事超高精度光学元件加工技术方面的研究。E-mail:gaowen.wang@ciomp.ac.cn

    王 飞(1979—),男,黑龙江伊春人,博士,副研究员,2002年、2004年、2010年于哈尔滨工业大学分别获得学士、硕士、博士学位,主要从事超精密光学加工工艺方面的研究。E-mail:wangf@sklao.ac.cn

    王东方(1987—)男,河南新乡人,硕士,助理研究员,2009年、2011年于哈尔滨工业大学分别获得学士、硕士学位,主要从事超精密加工方面的研究。E-mail:wdfszf@163.com

  • 中图分类号: TQ171.684;TH161

Key technology of ultra-thin optical element precision manufacture

  • 摘要: 针对超薄光学元件在加工过程中因重力和磨头产生应力形变的特点,提出了一种高效、先进的超薄光学元件综合加工方法。该方法综合运用了精密铣磨、精密抛光、离子束修形等先进技术进行面形控制。在铣磨阶段采用受力分析和误差补偿的方法降低了元件变形引入的面形误差;在抛光阶段通过气囊抛光和沥青抛光的迭代实现了面形快速收敛;在离子束加工阶段充分利用其非接触、无应力的加工特点实现了高精度面形修正。实验选择径厚比为34(边长152 mm,厚度6.35 mm)的方形融石英材料进行加工实验。结果表明:在铣磨、抛光、修形阶段的各项指标都达到了精密光学元件的加工水平,最终的面形精度为PV=25 nm,RMS=1.5 nm。该加工方法可以广泛应用于超薄光学元件的高精度加工。
  • 图  1  真空吸附基底支撑法结构图

    Figure  1.  Structure diagram of the base supporting and vacuum adsorption method

    图  2  基底支撑法的受力分布和形变图

    Figure  2.  Force distribution and deformation diagrams of the base supporting and vacuum adsorption method

    图  3  铣磨面形补偿前后的面形结果

    Figure  3.  Surface error curves before and after milling grinding surface compensation

    图  4  气囊小磨头抛光

    Figure  4.  Principle scheme of bonnet small tool

    图  5  聚氨酯修正抛光结果

    Figure  5.  Correction polishing results of polyurethane pad

    图  6  沥青磨头平滑结果

    Figure  6.  Pitch polishing results

    图  7  离子束加工原理图

    Figure  7.  Principle scheme of IBF

    图  8  离子束去除函数

    Figure  8.  Removal function of IBF

    图  9  离子束精修结果

    Figure  9.  Refinement results by IBF

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出版历程
  • 收稿日期:  2015-06-08
  • 录用日期:  2015-07-16
  • 刊出日期:  2015-01-25

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