【摘要】：離子束加工技術(shù)是在計(jì)算機(jī)控制光學(xué)表面成形理論基礎(chǔ)上利用離子束轟擊光學(xué)元件表面的一種高精度拋光方法,具備精度高、零接觸、零應(yīng)力等優(yōu)點(diǎn),在光學(xué)領(lǐng)域具有不菲的應(yīng)用前景。但目前存在加工成本高、加工周期長(zhǎng)等問題,又極大的限制了其發(fā)展。針對(duì)現(xiàn)階段存在的諸多問題,本文研究了離子束加工路徑的優(yōu)化,目的是為離子束加工探索出一種低耗時(shí)、高精度的優(yōu)化路徑,為離子束加工的量產(chǎn)提供理論和技術(shù)指導(dǎo)。本文主要研究工作及結(jié)論如下:首先,闡述了去除函數(shù)數(shù)學(xué)模型的原理,通過單點(diǎn)試驗(yàn)法得到去除函數(shù)實(shí)際模型,利用非線性最小二乘法對(duì)去除函數(shù)進(jìn)行相應(yīng)擬合,并對(duì)擬合精度進(jìn)行了相關(guān)系數(shù)評(píng)價(jià),得出結(jié)論:峰值去除速率A=131.385nm/min,高斯分布參數(shù)σ=2.7683mm,相關(guān)系數(shù)ρ=0.9665。其次,根據(jù)高斯型去除函數(shù)疊加理論模型研究疊加后波動(dòng)率的變化,得出結(jié)論:疊加間距在2~5.1σσ之間時(shí)疊加后波動(dòng)率在允許誤差3%以下。然后,在光柵路徑的基礎(chǔ)上對(duì)光學(xué)元件面形誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)群區(qū)域劃分,數(shù)據(jù)群區(qū)域劃分的范圍與疊加間距之間關(guān)系是r =2~（1/2）2nσ。以各個(gè)數(shù)據(jù)群內(nèi)所有面形誤差數(shù)據(jù)的平均值作為該數(shù)據(jù)群的高度值,以光學(xué)元件面形誤差數(shù)據(jù)的最低點(diǎn)為加工閾值計(jì)算出各個(gè)數(shù)據(jù)群需要去除的高度值,以峰值去除速率A=131.385nm/min計(jì)算各個(gè)數(shù)據(jù)群需要停留的加工時(shí)間,進(jìn)而進(jìn)行路徑優(yōu)化仿真去除。仿真結(jié)果為:初始面形誤差數(shù)據(jù)的RMS=0.3797μm,PV=1.977μm,仿真后面形數(shù)據(jù)的RMS=0.014μm,PV=0.068μm。最后,生成數(shù)控代碼控制裝有離子源的三維導(dǎo)軌完成離子束對(duì)樣片的路徑掃描,完成實(shí)物修形。實(shí)驗(yàn)結(jié)果為:初始面形誤差的RMS=0.3797μm,PV=1.977μm,實(shí)驗(yàn)后面形數(shù)據(jù)的RMS=0.017μm,PV=0.079μm。
【圖文】：

圖 1.1 Kodak 公司的離子束拋光系統(tǒng)圖隨著離子束加工技術(shù)的發(fā)展以及其較高的加工精度，德國(guó)的行了針對(duì)空間光學(xué)中必不可少的碳化硅材料的離子束加工工藝柏林舉行的光學(xué)加工和檢測(cè)會(huì)議上作出報(bào)告，在報(bào)告中指出了出現(xiàn)，使得碳化硅材料的加工精度得到史無前例的提高，，這樣大視場(chǎng)離軸三反對(duì)地觀測(cè)光學(xué)系統(tǒng)和大 F 數(shù)光學(xué)系統(tǒng)的研制束加工技術(shù)對(duì)口徑為 200mm 的碳化硅材料進(jìn)行修形，可以使度由：PV=208.4nmRMS=35.4nm 修形到：PV=41.4nm，RMTGL 公司的離子束拋光設(shè)備實(shí)物圖。同年，比利時(shí)的 CSL 實(shí)驗(yàn)的相關(guān)科學(xué)研究，研究結(jié)果是針對(duì)口徑為 100mm 的拋物面鏡前的：PV=25.4nm，RMS=0.61nm 修形到：PV=0.54nm，RMS時(shí) CSL 實(shí)驗(yàn)室的離子束拋光機(jī)設(shè)備實(shí)物圖。

圖 1.3 為比利時(shí) CSL 實(shí)驗(yàn)室的離子束拋光機(jī)設(shè)備實(shí)物圖。圖1.2 德國(guó)NTGL公司的離子束拋光機(jī)實(shí)物圖 圖1.3 比利時(shí)CSL實(shí)驗(yàn)室的離子束拋光機(jī)實(shí)物圖2001 年，德國(guó)的 IOM 和 NTGL 公司同時(shí)在當(dāng)年的國(guó)際光學(xué)大會(huì)中公布他們的研究成果，他們主要對(duì)微晶玻璃進(jìn)行了離子束拋光工藝，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是微晶玻璃的初始 PV
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH16;TH74

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本文編號(hào)：2629804