红外光学元件的精密切削加工与镀膜

以红外光学晶体材料锗（Ge）为重点，介绍红外光学元件的精密切削加工技术及其最新进展。首先主要介绍红外晶体材料及其性能；然后重点叙述晶体材料的切削加工特性，分析晶向对切削面的影响，给出切削条件与切削面质量的关系，列举锗非球面透镜的切削加工以及一些相关问题，最后介绍红外光学元件的镀膜技术。     

关于红外光学元件

对于红外元件和红外系统的设计师，制造商和用户来说，红外光学元件与可见光光学元件在采用的材料和呈现的温度特性方面存在着许多差异。甚至红外系统的测试都会成为问题，因为肉眼对这些波长的电磁辐射并不敏感。本文就红外系统的某些独特的问题进行综述。     

三维任意曲面光学元件的超精密加工

随着光机电一体化的发展,在摄像机、小型CD唱机等家电产品和以激光打印机、复印机为代表的各种办公室自动化仪器中,使用许多光学元件,这些光学元件的非球面化正在迅速发展.它们由传统的球面透镜改变成非球面镜,从光学设计的角度来看,这意味着可以减少透镜数量.也就是说它具有如下优点:①光学系统变得轻而小型;②光学系统的安装调整容易.另外,如果利用非球面透镜,在光学性能方面产生图像变形小,因此,可迅速提高成品的性能.     

红外光学薄膜技术

介绍了红外光学薄膜在红外光学系统中的作用.详细阐述了红外光学材料的选择、相应薄膜材料的选取以及红外增透保护膜的几种设计方法,并重点介绍了类金刚石(DLC)、碳化锗(GexCl-x)、磷化物(GaP)、金刚石(Diamond)等几种薄膜材料光学性能及其应用,最后对红外增透保护膜未来的发展进行了展望.     

大口径光学元件精密加工温差分析及控制方法

针对大口径光学元件精密加工时上下表面存在温差的问题,以环形抛光系统为例,对抛光盘和工件温度特性进行了研究。在1.6m环形抛光机上对工件温度进行了测定,结果表明即使在低速抛光情况下工件上下表面也会产生较大的温差。提出了合理搭配工艺参数和对工件非加工面绝热两种温差控制方法。通过采用控制变量法和对工件绝热抛光法进行测温实验验证了方案的可行性,为高精度面形加工奠定了基础。     

硫系玻璃基底红外光学薄膜的研究进展

红外光学元件是红外光学系统的核心部分之一,硫系玻璃具有透过波段宽、消色差和消热差性能好、原材料来源广泛的特点,是一类优异的红外光学材料,在红外领域具有广阔的应用前景。但相比其他红外光学材料,硫系玻璃具有热膨胀系数大、软化点温度低的特点,其待镀膜表面的加工和薄膜沉积难度较大。本文介绍了硫系玻璃待镀膜表面的加工方法,综述了在硫系玻璃元件表面镀增透膜和保护膜的方法及研究进展,归纳总结了硫系玻璃待镀膜表面加工和镀膜现状及存在的问题,并展望了其光学表面制备和镀膜的发展趋势。     

钛合金超精密切削过程的数值模拟与实验分析

以钛合金材料TC源的超精密切削加工机理为研究目的,采用有限元技术与实验验证相结合的方法,建立了钛合金材料超精密切削过程的正交切削有限元模型,深入介绍了有限元建模过程中有限元模型的建立、材料应力应变关系等关键技术。采用建立的有限元模型对钛合金的加工过程进行了正交切削有限元模拟。通过模拟获得了切屑形成过程、切削力曲线以及温度分布等结果。应用单点金刚石车床进行了钛合金TC4 的超精密车削实验, 研究结果显示数值模拟结果与实验结果比较吻合。数值模拟方法的有效性也得到了验证,可以进一步用来研究钛合金材料的切削过程。     

单点金刚石切削InSb单晶的研究

InSb红外焦平面探测器一直在中波波段占据重要地位。随着科技的发展,迫切需要针对InSb单晶的精密加工方法。采用单点金刚石切削(Single Point Diamond Turning,SPDT)精密机床对InSb晶体进行减薄工艺开发。在机床加工工艺中,可变参数有主轴转速、单次去除量和进给速度等。通过正交试验,确定了单点金刚石切削InSb晶体的最佳工艺参数。对于切削后的InSb晶体,结合双晶衍射测试,其切削损伤低于3 μm。InSb红外器件流片证实单点金刚石切削InSb晶体工艺能满足用户的使用要求,获得较好的结果。     

不锈钢材料切削加工的难点分析与解决方法

新产品的不断涌现对零件的材料提出了更高的要求,所需材料有时必须满足高硬度、高耐磨性、高韧性等特殊要求,由此产生了一批难加工材料,对加工工艺提出了更高的要求。本文以不锈钢等难加工材料为对象,结合我所加工遇到的实际问题,分析不锈钢的加工难点,并提出了切实有效的解决方法。     

衍射光学元件制作中的基片涂胶方法

在基片上涂布一层厚度均匀的光刻胶层,是衍射光学元件制作中的一个重要步骤。介绍了目前用于衍射光学元件制作的两种主要涂胶方法———提拉法和旋转法,分析了这两种方法的特点和影响胶层厚度的主要因素,尤其是对其均匀性的影响,并提出了获得均匀胶厚的途径。对于提拉涂胶,选择粘度较高的光刻胶溶液与合适的提拉速度将有助于减小Marangoni流动和Van derWaals力对膜厚均匀性的影响;对于旋转涂胶,可以通过密封基片所在空间,或者通过气流控制器使基片上方空气流动处于层流状态来获得均匀一致的溶剂挥发速率,从而提高胶层的均匀性。     

衍射光学元件在红外成像光学系统中的应用

介绍了衍射光学元件的优点,并举例说明衍射光学元件在监控、火控、无人机侦察等红外光学系统中的应用,给出了一个红外光学系统设计实例,在设计中使用了衍射光学元件,以补偿温度变化所产生的影响,通过与没使用衍射光学元件的红外光学系统的成像质量比较,表明使用衍射光学元件可以消除温度的影响,使系统在较大的温度范围内保持比较好的成像质量,可以满足军用光学系统的使用要求.     

光学薄膜及其应用

从光学薄膜干涉原理出发,说明了光学薄膜的工作原理。文中对减反膜、高反膜、分光膜、滤光膜等几种典型的膜系加以说明。文章最后对光学薄膜的制备加以简要介绍。     

红外隐身技术的现状与发展

综述了红外隐身技术的现状，指明了存在的问题以及发展的方向。     

用于大相对孔径红外镜头的衍射光学元件

将衍射光学元件应用于非制冷热像仪的大相对孔径红外镜头与传统设计相比,衍射光 学元件的引入,增强了此类镜头的色差校正能力,提高了镜头的成像质量,提高了镜头的透过率,减少了光学零件的数量,减轻了系统重量,为提高非制冷热像仪的性能奠定了坚实基础。本文在色差、成像质量、系统透过率与MRTD 方面比较了不同结构镜头的性能。     

红外涂料对通电电阻带工况的影响

对通电电阻带在喷与不喷涂料两种工况进行实验研究，得出：将喷涂了红外涂料的电阻带应用于各种高温生产系统及高温运行的设备可，可达有效节能，提高设备寿命的目的。     

在GaAs材料上制备衍射光学元件

本文介绍了在GaAs材料上制做衍射光学元件（DOE）的现状和发展,分析了该领域近期的研究热点及重要成果,其中,着重对刻蚀技术进行了讨论。     

衍射光学元件的加工工艺及其在各种光谱镜头中的应用

综述了当前衍射光学元件的加工制作工艺方法,包括光刻法、薄膜沉积法、直写法、金刚石车削法、准分子激光加工法、灰阶掩模法和复制法。详细说明了这几种方法加工衍射光学元件的工艺过程,并分析了各种加工方法的优缺点。介绍了衍射光学元件在各种光谱镜头中的应用,分别给出了衍射面在可见光波段、红外波段和紫外波段系统中的具体设计实例。最后得出结论,说明衍射光学元件可以增加设计自由度,简化系统结构,减小体积,减轻质量,改善像差,提高系统成像质量。     

用加权串行迭代算法设计衍射光学元件

提出加权串行迭代（WSI）算法用于解决衍射光学元件（DOE）的设计问题。以高斯光束均匀化为例，模拟计算的结果表明，该算法在减少误差和顶部不均匀度以及提高衍射效率方面都优于GS算法。