关键词:光学零件非球面共形光学超精密加工
超精密加工技术广泛应用于重大型号工程,例如激光核聚变磷酸二氢钾( potassium dihydrogen phosphate ,kdp) 晶体及聚焦透镜,航天某型号大型平面反射镜,重点型号大型抛物面镜以及大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜( the large sky area multi-object fiber spect roscopic telescope , lam-ost) ,重大科学工程中的反射镜等。为获得高质量影像,缩小体积,减轻重量,很多武器装备都采用非球面光学零件;为进一步提高视场与分辨率的发展需要,光学零件的尺寸也愈来愈大;为减小武器的运动阻力及提高武器的隐身性能,现有的发展趋势是使用共形光学(conformal optics) 零件代替球面光学零件。
1 激光核聚变光学零件超精密加工技术
我国正在研制的激光核聚变装置需要大量的高精度、大口径光学元件,要按期、保质、保量地制造这些光学元件,必须突破现有的工艺水平,采用的*光学制造技术。借鉴美国点火装置(national ignition facility ,nif) 的经验,结合我国的实际情况,将超精密加工技术应用到激光核聚变光学元件的精密制造中。
1.1 大口径平面光学元件超精密加工
激光核聚变装置中的光学元件大多数是矩形、方形或多边形的,同圆形元件相比,这些元件的加工具有明显的边缘效应(特别是角上) 。就目前的技术水平而言,要达到工程所要求的透射波前( p - v 值( peak to valley ,即峰- 谷值) , λ/ 6 ) 和反射波前( p - v 值,λ/ 4) 是比较困难的,必须采用*制造技术。
大量试验证明,电解在线修整磨削法( elect rolytic in-process dressing ,el id) 的生产效率明显高于传统研磨工艺,该工序有望取代传统抛光前的粗加工———铣磨和粗抛,的缺点是精度略低(相对于精密抛光) 。
使用小工具数控抛光加工340 mm ×340 mm ×60 mm的平面反射镜,初始反射波前误差为3. 5λ( p -v 值,λ = 0. 632 8μm) ,经过仅30 h 的抛光,反射波前误差p - v 值收敛至0. 26λ ,均方根值为0. 035 λ ,如图1 所示(图中标尺列出的“+ 、- ”值应当用不同的色彩表示,黑白照无法区分,只是一个示意图) 。从图中明显地看到通常所说的“碎带”误差,在强激光系统中,这种高频误差必须严格控制。因此这种工艺方法不能作为强激光系统光学元件的终加工。
