固着磨料加工碳化硅反射镜的实验

考虑固着磨料加工工艺其固着磨料与工件相对运动关系固定,有利于精确加工,提出了采用该工艺加工碳化硅反射镜的方法,利用大颗粒金刚石磨料快速加工出了较好的镜面质量.在工艺实验中,分别测得了W7,W5,W3.5,W1.5 固着磨料丸片在特定转速和压力下对碳化硅材料的去除特性.对多组去除量曲线的分析表明,此工艺不仅有着较高的去除率,而且稳定性良好.对表面粗糙度测量的结果表明,使用W7丸片即可获得粗糙度为42.758 am rms的镜面.减小所用丸片的粒度,工件表面粗糙度随之减小,使用WI.5丸片抛光后,最终获得了粗糙度为1.591 nm rms的光滑镜面.实验结果表明,固着磨料加工碳化硅反射镜工艺在粗研、精研、粗抛等加工阶段内可以取代传统的散粒磨料加工工艺.     

反应烧结碳化硅反射镜表面改性技术

为了解决新型优质光学材料-反应烧结碳化硅(RB-SiC)由SiC和要Si两相结构引起的光学表面缺陷问题,提出了反射镜表面改性方案并且从加工工艺的角度介绍了改性工艺流程.以空间反射镜的使用环境为依据,对几种适用的RB-SiC改性材料进行了较为全面的分析比较.本文采用新的离子辅助沉积碳化硅(LAD-SiC)材料为改性层,对改性层的表面形貌及部分性能进行了测试,证明IAD-siC膜层能够满足改性要求.在厚度为(6±0.5)μm的IAD-SiC膜层表面进行了一系列抛光工艺实验,文中给出了超光滑表面抛光工艺参数和实验结果.对改性层进行精抛光后,100 mm口径样片的面形精度为0.033X RMS(λ=632.8 nm),表面粗糙度优于0.5mmRMS.结果表明,本方法不仅可以很大程度提高元件表面质量,还可以进一步精修面形,为超光滑,低散射RB-Sic反射镜的加工提供了一条可行途径.     

紫外辐射计的波长定标及不确定度分析

限于常规汞灯谱线法波长定标的局限性,构建了紫外辐射计波长定标装置,研究了紫外辐射计波长定标的物理过程和测量链,并对紫外辐射计中臭氧十二个吸收波长进行了光谱定标,通过对定标影响量的分析和计算,得到定标影响量的测量不确定度和波长定标合成标准不确定度,其中波长定标合成标准不确定度为0.026nm,同时通过光学CAD分析和实验验证紫外辐射计的光谱带宽可以达到1.0nm.应用自行构建的紫外波长定标装置较好地完成了紫外辐射计臭氧吸收谱线的定标工作,满足了臭氧反演所需的波长精度要求和光谱带宽要求.     

表面改性非球面碳化硅反射镜的加工

为了获得高质量光学表面的非球面碳化硅(SiC)反射镜,对碳化硅反射镜表面改性技术以及离子束辅助沉积(IBAD)Si改性后的非球面碳化硅反射镜的加工技术进行研究。首先,简要介绍了碳化硅反射镜表面改性技术以及本文所采用的离子束辅助沉积(IBAD)Si的改性方法。然后,通过采用氧化铈、氧化铝以及二氧化硅等各种抛光液对离子束辅助沉积(IBAD)Si的碳化硅样片进行抛光试验。试验结果表明氧化铈抛光液的抛光效率较高,使用二氧化硅抛光液抛光后的样片表面质量最好。最后,在上述实验的基础上,采用计算机控制光学表面成型（CCOS）技术对尺寸为650mm×200mm的表面改性离轴非球面碳化硅(SiC)反射镜进行加工,最终的检测结果表明离轴非球面碳化硅(SiC)反射镜实际使用口径内的面形精度（RMS值）优于λ/50（λ=0.6328μm）,表面粗糙度优于1nm（Rq值）,满足设计技术指标的要求。     

微晶材质自由曲面反射镜精密超声铣磨加工技术

自由曲面光学元件与球面和非球面光学元件相比能够提供更高的光学设计自由度,应用于成像光学系统有利于简化系统结构和改善系统质量,在新一代空间光学遥感领域具有广阔的应用前景。为了满足离轴反射式自由曲面空间光学遥感系统的快速、高精度研制需求,本文瞄准微晶材质、复杂连续曲面类自由曲面反射镜超声铣磨加工表面粗糙度和亚表面质量的提升目标,开展了主轴转速、切削深度、进给量等主要工艺参数的优化实验和研究,完成了300mm口径自由曲面反射镜的建模分析和超声铣磨加工,最终铣磨加工表面的面形精度达8.89μm PV,亚表面损伤层深度低于18μm,实现了自由曲面光学反射镜的高精度、低损伤铣磨加工,能够有效降低后续研抛加工的材料去除总量,缩短整个加工周期。     

空间RB-SiC反射镜的表面离子辅助镀硅改性技术

针对空间用RB-SiC材料由Si\SiC两相结构引起的光学表面缺陷问题,提出了表面离子辅助沉积（IAD）硅膜的改性新方案以优化RB-SiC光学表面反射率。对厚度为10µm的IAD-Si改性层的主要性能研究显示：IAD-Si膜层为非结晶结构,能够提供较好的抛光表面,在77K-673K的热冲击下膜层稳定性良好。以Si膜的抛光机理为依据对IAD-Si改性层进行了大量抛光工艺实验和表面质量测试,给出了关键的抛光工艺参数和实验结果。通过表面IAD-Si改性及本文提出的改性层超精加工技术能够在反射镜表面得到面形精度的RMS值低于1/20λ(λ=632.8nm)且表面粗糙度的RMS值低于0.5nm的超光滑表面;与改性前相比,反射镜改性层抛光表面在360-1100 nm 波段的反射率提高了4.5%以上。