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光电所磁流变技术实现对光学元件纳米精度、超光滑制造的精确雕刻
作者:超精总体部 发布时间:2018-01-18 阅读次数:

  超精密磁流变抛光(Magnetorheological FinishingMRF)技术自1998年被美国QED公司成功研制之后,其无应力、无亚表面损伤、柔性剪切去除特性到国内外众多科研单位的青睐,与离子束加工技术(Ion beam figuringIBF)被国际上公认为近三十年来在光学加工领域最为创新的两大技术。而柔性剪切磁流变抛光液、高效去除算法的校正与补偿是磁流变工艺技术的主要核心,美国QED公司在该领域对外实行技术封锁。 

  光学加工是一项极其复杂的工艺过程,随着现代精密光学系统对光学元件面形精度、光洁度、粗糙度等要求的不断提升,传统光学加工技术已不能完全适应当前光学系统的发展趋势。光电所超精密光学技术及装备总体部钟显云带领的精密光学加工课题组在国家重大专项课题的支持下,先后突破了双相基载磁流变抛光液的研制技术以及基于Bayesian迭代的抛光斑校正与补偿算法,并在现有的MRF设备上成功解决研究所多块高难度光学元件的精密制造。 

  由于光学材料性能存在差异,磁流变对不同材料的去除机理及效率也不尽相同。课题组对磁流变抛光液进行了多年的理化分析及实验测试,同时,对抛光液的成分及比例做不同程度的调整,共完成了三种双相基载磁流变抛光液的研制,分别适用于常规光学玻璃材料(Fused SilicaZerodur),软性材料SiCaF2ZnSe等),硬性材料Rb-SiCS-SiC)。同时,开发基于Bayesian迭代的抛光斑校正与补偿算法有效地对光学元件低频误差(f>8mm-1)确定性去除并同时对中频误差有效抑制,低频收敛精度由75%提升为93%,中频误差由4-6nm抑制在1nm以内。相关研究成果已经完成8项专利申请以及发表在SPIEOptical EngineerOE)等国际学术期刊。 

  课题组开展的磁流变工艺技术验证了光学元件纳米精度制造(平面:rms1.7nmf/1球面:rms1.8nm),并成功解决了我所超薄窗口、轻量化结构非球面主镜(ULE材料)以及超薄自适应变形次镜(Si材料)等高难度元件加工。同时解决了02课题照明系统CaF2凹凸锥超光滑加工(凸锥面Rq0.4nm,凹锥面Rq0.7nm)以及物镜系统非球面纳米精度、超光滑加工Rq0.21nm-0.3nm 

  目前,光电所已成功实现磁流变技术对精密光学元件纳米精度、超光滑制造的精确雕刻,达到了国内领先、国际先进的水平。

    论文链接:

 基于Bayesian迭代的抛光斑校正与补偿算法 

 

  曝光系统核心元件的超光滑制造 

 

 
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