光學(xué)元件的面形精度是光學(xué)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵參數(shù)之一,現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展對(duì)光學(xué)元件的表面質(zhì)量提出了越來越高的要求,不僅僅要求所使用的光學(xué)元件具有更高的表面精度,同時(shí)還需要更大的尺寸。中大口徑高精度光學(xué)元件在武器裝備、深空探測(cè)、激光系統(tǒng)和光刻技術(shù)中具有非常廣闊的應(yīng)用。傳統(tǒng)的接觸式拋光方法在加工中大口徑光學(xué)元件時(shí),由于其接觸式的加工方法不可避免的存在著諸如拋光頭磨損、邊緣效應(yīng)和亞表面損傷等問題,制約了加工精度的提高。同樣基于CCOS（Computer Controlled Optical Surface）原理加工光學(xué)元件的離子束拋光使用離子束代替?zhèn)鹘y(tǒng)的拋光頭,通過離子束與光學(xué)元件之間的離子濺射效應(yīng)去除光學(xué)元件表面材料,不僅可以避免上述問題,而且基于穩(wěn)定的離子源技術(shù)和精準(zhǔn)的數(shù)控技術(shù),離子束拋光還具有高精度和高收斂性的特點(diǎn)。本文針對(duì)離子拋光過程中去除函數(shù)的確定和駐留時(shí)間函數(shù)的求解兩個(gè)關(guān)鍵問題,完成的主要工作如下:（1）去除函數(shù)模型的建立。通過Sigmund濺射原理,發(fā)現(xiàn)當(dāng)離子能量固定時(shí),去除函數(shù)僅與光學(xué)元件表面的離子束流分布和光學(xué)元件的材料特性有關(guān),從而建立了離子束拋光的去除函數(shù)模型。研究了使用線掃... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：55 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

長春光機(jī)所的FSGJ系列設(shè)備

單點(diǎn)金剛石切削技術(shù)是光學(xué)元件加工中極為有效和經(jīng)濟(jì)的方法，在光學(xué)元件加工中的作用正在不斷擴(kuò)大[13]。美國勞倫斯利弗莫爾（LLNL）實(shí)驗(yàn)室在 1983 年和 1984 年間先后研制成功了 DTM-3（圖 1.3（a））和 LODTM（Large Optics Diamond TurningMachine）（圖 1.3（b））大型超精密金剛石車床[14]。DTM-3 是當(dāng)今水平最高的超精密金剛石車床，該機(jī)床可加工光學(xué)元件的類型包括平面、球面及非球面，最大可加工直徑 2100mm 的光學(xué)元件，加工后元件表面的面形精度可以達(dá)到 25nm，粗糙度可以達(dá)到 7.6nm Ra[7]。LODTM 機(jī)床最大可加工直徑 1.65m 的光學(xué)元件，加工精度可達(dá)28nm[15]。

a) b)圖 1.4 磁流變拋光的材料去除過程和拋光設(shè)備a) 磁流變拋光的材料去除過程 b)Q22-2000F 型磁流變拋光機(jī)床.4 氣囊拋光氣囊拋光（Spinning Bulged Compliant Tool，SBCT）方法是由 Zeeko 公司和實(shí)驗(yàn)室在 20 世紀(jì) 90 年代提出的拋光方法。氣囊拋光方法的拋光頭是小尺寸性皮囊，其內(nèi)部氣壓可以調(diào)節(jié)，在加工過程中氣囊以“進(jìn)動(dòng)”的方式按照設(shè)、速度和壓力對(duì)光學(xué)元件表面進(jìn)行拋光[10]。氣囊拋光的拋光工具可以較好地貼合光學(xué)元件表面，在去除前道加工工序產(chǎn)瑕疵的同時(shí)不會(huì)引入新的損傷，是一種非常適合大平面光學(xué)元件的拋光方法氣囊拋光過程中氣囊柔性退讓，只對(duì)元件表面有擦光作用，不易提高光學(xué)元精度；同時(shí)高速旋轉(zhuǎn)的拋光頭對(duì)液體磨料的推阻作用也限制了加工效率的。倫敦光學(xué)實(shí)驗(yàn)室與 Zeeko 公司合作開發(fā)了 IRP 系列氣囊拋光機(jī)床。2000 年學(xué)實(shí)驗(yàn)室研制成功了 IRP200 氣囊拋光機(jī)床（圖 1.5（a）），使用該設(shè)備加工mm、曲率半徑450mm的熔融硅非球面光學(xué)元件，其面形精度PV值達(dá)到了0.19[18, 19]


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