中科院光電所磁流變拋光液研究獲進(jìn)展
超精密磁流變拋光(Magnetorheological Finishing,MRF)技術(shù)自1998年被美國QED公司成功研制之后,其無應(yīng)力、無亞表面損傷、柔性剪切去除等特性受到國內(nèi)外眾多科研單位的青睞,與離子束加工技術(shù)(Ion beam figuring,IBF)共同被認(rèn)為是近30年來光學(xué)加工領(lǐng)域最為創(chuàng)新的兩大技術(shù)。而柔性剪切磁流變拋光液、高效去除算法的校正與補(bǔ)償是磁流變工藝技術(shù)的主要核心,美國QED公司在該領(lǐng)域?qū)ν鈱?shí)行技術(shù)封鎖。 光學(xué)加工是一項(xiàng)極其復(fù)雜的工藝過程,隨著現(xiàn)代精密光學(xué)系統(tǒng)對(duì)光學(xué)元件面形精度、光潔度、粗糙度等要求的不斷提升,傳統(tǒng)光學(xué)加工技術(shù)已不能完全適應(yīng)當(dāng)前光學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。近期,中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所超精密光學(xué)技術(shù)及裝備總體部鐘顯云帶領(lǐng)的精密光學(xué)加工課題組在國家重大專項(xiàng)課題的支持下,先后突破了雙相基載磁流變拋光液的研制技術(shù)以及基于Bayesian迭代的拋光斑校正與補(bǔ)償算法,并在現(xiàn)有的MRF設(shè)備上成功解決研究所多塊高難度光學(xué)元件的精密制造。 由于光學(xué)材料性能存在差異,磁流變對(duì)不同材料的去除機(jī)理及效率也不盡相同。課題組對(duì)磁流變拋光液進(jìn)行了多年的理化分析及實(shí)驗(yàn)測試,對(duì)拋光液的成分及比例做不同程度的調(diào)整,共完成了三種雙相基載磁流變拋光液的研制,分別適用于Fused Silica、Zerodur等常規(guī)光學(xué)玻璃材料、Si、CaF2、ZnSe等軟性材料、Rb-SiC,S-SiC等硬性材料。開發(fā)的基于Bayesian迭代的拋光斑校正與補(bǔ)償算法,有效地對(duì)光學(xué)元件低頻誤差(f>8mm-1)確定性去除,并有效抑制了中頻誤差,低頻收斂精度由75%提升為93%,中頻誤差由4nm-6nm抑制在1nm以內(nèi)。 課題組開展的磁流變工藝技術(shù)驗(yàn)證了光學(xué)元件納米精度制造(平面:rms1.7nm,f/1球面:rms1.8nm),并成功解決了超薄窗口、輕量化結(jié)構(gòu)非球面主鏡(ULE材料)以及超薄自適應(yīng)變形次鏡(Si材料)等高難度元件加工,同時(shí)解決了照明系統(tǒng)CaF2凹凸錐超光滑加工(凸錐面Rq:0.4nm,凹錐面Rq:0.7nm)以及物鏡系統(tǒng)非球面納米精度、超光滑加工(Rq:0.21nm-0.3nm)。 相關(guān)研究成果發(fā)表在SPIE、Optical Engineer上,并已完成8項(xiàng)專利申請(qǐng)。 論文鏈接:https://www.spiedigitallibrary.org/journals/Optical-Engineering/volume-56/issue-8/084109/High-accuracy-process-based-on-the-corrective-calibration-of-removal/10.1117/1.OE.56.8.084109.short?SSO=1 |