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光电所磁流变技术实现对光学元件纳米精度、超光滑制造精确雕刻

发布时间:2018-01-30 23:04

     

  超细密磁流变抛光(Magnetorheological Finishing,MRF)手艺自1998年被美国QED公司成功研制之后,其无应力、无亚概况毁伤、柔性剪切去除等特征遭到国表里浩繁科研单元的青睐,与离子束加工手艺(Ion beam figuring,IBF)配合被认为是近30年来光学加工范畴最为立异的两大手艺。而柔性剪切磁流变抛光液、高效去除算法的校正与弥补是磁流变工艺手艺的次要焦点,美国QED公司在该范畴对外实行手艺封锁。

  光学加工是一项极其复杂的工艺过程,跟着现代细密光学系统对光学元件面形精度、光洁度、粗拙度等要求的不竭提拔,保守光学加工手艺已不克不及完全适该当前光学系统的成长趋向。近期,中国科学院光电手艺研究所超细密光学手艺及配备总体部钟显云率领的细密光学加工课题组在国度严重专项课题的支撑下,先后冲破了双相基载磁流变抛光液的研制手艺以及基于Bayesian迭代的抛光斑校正与弥补算法,并在现有的MRF设备上成功处理研究所多块高难度光学元件的细密制造。

  因为光学材料机能具有差别,磁流变对分歧材料的去除机理及效率也不尽不异。课题组对磁流变抛光液进行了多年的理化阐发及尝试测试,对抛光液的成分及比例做分歧程度的调整,共完成了三种双相基载磁流变抛光液的研制,别离合用于Fused Silica、Zerodur等常规光学玻璃材料、Si、CaF2、ZnSe等软性材料、Rb-SiC,S-SiC等硬性材料。开辟的基于Bayesian迭代的抛光斑校正与弥补算法,无效地对光学元件低频误差(f8mm-1)确定性去除,并无效抑止了中频误差,低频收敛精度由75%提拔为93%,中频误差由4nm-6nm抑止在1nm以内。

  课题组开展的磁流变工艺手艺验证了光学元件纳米精度制造(平面:rms1.7nm,f/1球面:rms1.8nm),并成功处理了超薄窗口、轻量化布局非球面主镜(ULE材料)以及超薄自顺应变形次镜(Si材料)等高难度元件加工,同时处理了照明系统CaF2凹凸锥超滑腻加工(凸锥面Rq:0.4nm,凹锥面Rq:0.7nm)以及物镜系统非球面纳米精度、超滑腻加工(Rq:0.21nm-0.3nm)。

  相关研究功效颁发在SPIE、Optical Engineer上,并已完成8项专利申请。





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