金属光学部件工艺及其应用

由于近十几年来高功率激光器件及其各种光学系统和红外系统等在工业、军事和航天航空及天文等高技术领域的应用和迅速发展,使得金属光学及工艺更加充实和完整。促使它形成一相对独立的学科体系。本文主要论述了这一领域中的金属光学部件如反射镜的加工工艺的若干进展情况。主要涉及到材料选择;金刚石镜面切削,计算机控制抛光和金属镜基底的一些抛光技术及检验技术等。简介了近些年来金属反射镜的应用概况。最后,就我国金属光学工艺单元技术基础研究进行了探讨性的讨论。     

磁流变抛光液的研制

磁流变抛光是近十年来新兴的一种先进光学制造技术。首先简要介绍了磁流变抛光的抛光机理，然后对在磁流变抛光中起重要作用的磁流变抛光液的组成，流变性和稳定性进行了研究。在外加磁场强度高于318kA/m时，磁流变抛光液的剪切应力大于20kPa，该应力足以完成磁流变抛光，最后给出一个磁流变抛光的实例，证明了磁流变抛光液的实用性，实验中磁流变抛光的最大材料去除率约为0.2μm/s.     

一种新的气囊式抛光方法的研究

针对气囊式小磨头抛光方法的缺陷，提出了一种新的气囊式抛光方法。本文对该气囊式抛光法的原理和抛光气囊的结构、运动方式等进行了阐述。在此基础上，结合装置开展了实验，给出了去除量、压力、粗糙度与时间的关系。研究结果表明，利用该气囊式抛光方法对非球面光学零件进行抛光，效果良好，表面粗糙度可达2nm，该方法能满足中高等精度的加工要求；该方法适合平面、球面、非球面、甚至任意曲面的抛光。     

平面边续抛光技术在大尺寸异型石英轻质镜制造中的应用

报导了采用１．６ｍ直径连续抛光机制造５８６ｍｍ＊４４０ｍｍ、２０边形反射面板的大尺寸异型轻质质平面反射镜的光学表面抛光技术。讨论了平面连续抛光理论和抛光工艺设备及特点，给出了最终制造结果。     

光学表面的分形结构和表征算法

根据光学表面在微观结构上呈现出的统计自相似性，利用与尺度无关的分形模型描述了光学表面的结构特征，采用结构函数法对分形维数进行计算，分析了抛光表面的分形特点。在此基础上，提出了采用一阶自回归分形模型对抛光表面进行模拟的新方法，分析了界定尺度、模型参数对分形特征和分形维数的影响规律。     

复杂结构微晶玻璃光学零件化学抛光技术

针对激光陀螺光学腔体这种复杂结构的光学零件,采用传统的光学抛光的方法无法对其凹槽、孔道进行抛光的问题,提出了一种采用化学溶液对玻璃进行侵蚀的化学抛光技术.本文分析了微晶玻璃的组成及化学抛光的机理,制备了适合的化学抛光溶液,设计了抛光技术方案、工艺流程及方法.对化学抛光后的光学表面进行了测试、分析,结果表明:采用NH4H...     

材料显微组织分析试样制备技术和设备的进展(续)

5磨光和抛光阶段 磨光和抛光的目的是使试样的表面损伤逐渐减小，直到最终能够在光学显微镜下观察到试样的真实显微组织。磨光和抛光是材料显微组织分析试样制备的主要阶段，下面分别进行讨论。     

日本成功开发纳米精度金属研磨技术

日本FDK公司与福岛大学合作，成功开发出精度达10mn以下的金属表面抛光技术，可对平面工件或凹凸型工件进行抛光处理，尤其适合用于光学零部件企业和模具企业。     

光学加工中抛光垫特征对工件面形的影响分析

抛光是光学加工中获得超精密表面的主要手段.为明确抛光垫特征对平面光学元件抛光面形的影响规律,分析了抛光垫与工件之间的界面接触形式,并建立接触力学分析模型,运用有限元方法分析了工件与抛光垫之间的接触压力分布情况,获得了抛光垫厚度及表面球半径等特征对抛光压力分布的影响规律.基于理论分析结果,提出了一种新的平面抛光面形控制技术.在实验中对一块尺寸为430 mm×430 mm×60 mm的熔石英元件进行了加工,通过将抛光垫表面修整为微凸面,同时对抛光转速比进行精确控制,实现了工件面形精度的快速收敛.     

无基底阵列式碳纳米管膜

介绍了一种廉价、简单易行的将阵列式排列的碳纳米管从石英基底上完整地剥离下来，从而得到无基底阵列式碳纳米管膜的方法。比较了生长基底对膜转移的影响。结果表明用抛光石英玻璃生长的阵列式碳纳米管膜转移到Al基底上的转移效率为80％，而普通石英玻璃上生长的碳纳米管膜转移到Al基底上的转移率为20％。去除基底后阵列式碳纳米管的电阻值表现出各向异性。     

φ410mm轻型熔石英反射镜

报道了φ４１０ｍｍ轻型熔石英反射镜的研制概况，首先分析了轻型反射镜对材料的要求，选择了熔石英作主反射镜材料。比较了熔石英反射镜轻量化技术途径的优缺点，选择了高温熔合物封接的技术方案，研究了封接材料和高温熔合物封接技术。     

φ200mm轻型石英反射镜的研制

本文报导了φ200mm轻型石英反射镜研制结果。研究分析了轻型反射镜对材料的要求,选择了石英做主反射镜材料;研究了具有高结合强度的封接材料及封接技术;研究了环辐型、多环型、井字型及六角型轻型结构,选择了多环型及六角型结构制成了φ150及φ200mm轻型石英反射镜;进行了高温、低温、一年时效、高能电子辐照、高能质子辐照及振动对轻型石英反射镜光学质量影响的研究,研究结果表明具有稳定的光学质量。可做为天文望远镜、卫星及激光系统主反射镜以及高稳定性的台基。     

平面连续抛光技术在大尺寸异型石英轻质镜制造中的应用

报导了采用１．６ｍ直径连续抛光机制造５８６ｍｍ×４４０ｍｍ、２０边形反射面板的大尺寸异型轻质平面反射镜的光学表面抛光技术。讨论了平面连续抛光理论和抛光工艺设备及特点。给出了最终制造结果。     

玻璃型镀铝二次表面镜的模拟空间环境辐照试验研究

主要通过对镀铝二次表面镜先后进行紫外辐照以及电子、质子的综合辐照,并结合太阳吸收率和半球发射率测试,研究了低能电子、质子以及紫外辐照对镀铝二次表面镜热控性能的影响。结果表明,镀铝OSR具有良好的抗紫外辐照以及抗低能电子、质子辐照能力。     

三轴转台轴线垂直度的测试方法

为了测量中环轴、内环轴不能全回转的三轴转台回转轴线的垂直度误差,设计了利用自准直仪和平面反射镜将有限回转轴系轴线引出的方法。根据自准直仪读数与平面反射镜对回转轴线的垂直度误差、自准直仪的光轴与回转轴线的平行度误差之间的关系,利用最小二乘法引出外环轴处于不同位置时的中环轴轴线、内环轴轴线,实现了三轴转台轴线垂直度的测量。     

大型非球面主镜细磨中的一种在线检测技术

提出了一种在大型非球面镜细磨加工阶段使用的低成本在线检测技术。该技术将高精度测长装置集成在普通数控加工机床上,构成在线测量系统。通过测量工件面形上的各点空间坐标,并将测量数据经过坐标变换、误差补偿等处理,实现在线面形测量。与Leize三坐标测量机对比测量同一个面形,二者的测量结果误差P-V为4．0μm,RMS为0．8μm。在普通数控细磨机床上实现了在线面形测量且测量精度优于5μm。利用此系统,实现了细磨加工过程的镜面面形在线检测。     

Interface engineering of short-period Ni/V multilayer X-ray mirrors

Low-energy ion-assisted magnetron sputter deposition has been used for the synthesis of highly reflective Ni/V multilayer soft X-ray mirrors. A low ion energy and a high ion-to-metal flux ratio were employed in order to stimulate the adatom mobility while minimizing ion-induced intermixing at the interfaces. An analytic model, based on the binary collision approximation, was used in order to gain insight into low-energy ion–surface interactions as a function of ion energy and ion-to-metal flux ratio. The model predicted a favorable region in the ion energy-flux parameter space where only surface atomic displacements are stimulated during growth of Ni and V for multilayers. For a series of Ni/V multilayer mirrors with multilayer periods about Λ = 1.2 nm, grown with a continuous ion assistance using energies in the range 7–36 eV and with ion-to-metal flux ratios Φ_Ni = 4.7 and Φ_V=20.9, specular and diffuse X-ray scattering analyses revealed that ion energies of 27–31 eV produced the best trade-off between reduced interfacial roughness and intermixing. However, it was also concluded that an interface mixing of about ± 1 atomic distance is unavoidable when a continuous flux of assisting ions is used.

To overcome this limitation, a sophisticated interface engineering technique was employed, where the first 0.3 nm of each layer was grown with a high-flux low-energy ion assistance and the remaining part was grown with a slightly higher ion energy. This method was demonstrated to largely eliminate the intermixing while maintaining the smoothening effect of ion assistance. Two Ni/V multilayer soft X-ray mirror structures, one with 500 periods designed for near-normal incidence and one 150 periods reflecting polarizer at the Brewster angle, were grown utilizing the interface engineering concept. Both the near-normal incidence reflectivity as well as polarizability were improved by a factor of 2 as compared to previously reported data for an X-ray energy of E = 511 eV.     

驱动压电陶瓷的高压放大器

概述了高压放大器的基本组成，以及采用高压稳压电源措施，提高高压放大器的性能，并简述了高压放大器输出级的工作原理，给出了过渡保护方法。     

铝镜消应力支撑及SPDT辅助装配设计

单点金刚石车削(SPDT)技术的发展为铝镜的批量化生产和应用奠定了工艺和技术基础。为减小安装预紧力、安装面不平引起的镜面变形从而保证光学像质,总结了典型的铝镜消应力支撑结构形式及设计原则。SPDT技术为光学辅助装配开辟了新的技术途径,分别针对单侧单镜、双侧单镜及分离双镜的情况进行了SPDT辅助装配设计的说明,结合实例阐述了光学面、结构安装面、基准传递面、干涉检测参考基准面的集成式SPDT加工实现高精度装配基准传递保证反射面之间高对准精度的流程,该方法可提高光学系统装配效率,缩短产品研制周期。     

提高大口径金属主镜面形精度的方法

分析了影响Ｒｉｔｃｈｅｙ－Ｃｈｒｅｉｔｉｅｎ光学系统中金属主反射镜面形精度因素，采用有限元法对立交易的加工过程及其安装进行了模拟，指出提高主镜的面形镜度，既要合理主镜材料的热处理工艺，也要对加工参数进行控制。良好的稳定化处理可以有效地消除材料内部的残余应力，保证主镜尺寸的稳定性。提高加工基准的精度，并采用组合加工镜面，可以大大提高主镜的面形精度，最后，给出了主镜的干涉仪检测结果。