高精度平面光學(xué)元件全局修形加工方法研究.pdf

1、平面光學(xué)元件是光學(xué)系統(tǒng)的重要組成部分，如今光學(xué)系統(tǒng)向著大型化、精密化的方向發(fā)展，對(duì)光學(xué)元件的數(shù)量和質(zhì)量均提出了更高的要求。一方面光學(xué)系統(tǒng)所需光學(xué)元件包括平面光學(xué)元件的數(shù)量急劇增長(zhǎng)，要求光學(xué)元件的加工具有較高的效率;另一方面，為了達(dá)到較高的成像質(zhì)量，對(duì)光學(xué)元件的表面精度要求也越來越高。目前主流的加工工藝很難同時(shí)滿足這兩個(gè)方面的需求，所以如何能提高平面光學(xué)元件的加工效率并且保證較高的表面質(zhì)量是當(dāng)前亟需解決的科研難題之一。
　　空間反射

2、鏡輕量化設(shè)計(jì)引出了陶瓷類材料的廣泛應(yīng)用，但為了克服陶瓷材料本身的缺陷，需要對(duì)陶瓷基體進(jìn)行表面改性處理并對(duì)改性層進(jìn)行加工以達(dá)到使用要求。改性層厚度是決定反射鏡制造成本的重要因素，因此，在滿足使用要求的基礎(chǔ)上降低材料去除總量以減小改性層厚度能很大程度上降低反射鏡的制造成本。
　　本文立足于以上應(yīng)用背景，在傳統(tǒng)化學(xué)機(jī)械拋光工藝的基礎(chǔ)上提出了一種全局修形加工新方法，闡述了其基本原理和理論依據(jù)，通過理論分析建立了全局修形加工系統(tǒng)并進(jìn)行了試驗(yàn)

3、驗(yàn)證，主要工作內(nèi)容如下:
　　(1)基于傳統(tǒng)化學(xué)機(jī)械拋光的基本原理，提出了通過去除拋光墊上與拋光墊同心的環(huán)形區(qū)域，避免該區(qū)域與工件表面接觸，從而改變材料去除率分布特性以進(jìn)行表面修形的全局修形加工新方法，并在原理上對(duì)該方法進(jìn)行了闡述。
　　(2)建立了工件徑向材料去除率分布趨勢(shì)預(yù)測(cè)模型并編寫了相應(yīng)的MATLAB GUI軟件程序，以分析工件表面材料去除率在不同修形條件（環(huán)形區(qū)域位置及寬度）和拋光參數(shù)（拋光壓力、轉(zhuǎn)速、偏心距等）下

4、的分布趨勢(shì)。
　　(3)研究了工件表面形貌對(duì)材料去除率分布特性的影響，基于實(shí)測(cè)的材料去除率分布和根據(jù)表面實(shí)際輪廓分析得到的接觸壓力，分析了Preston系數(shù)在工件表面的分布規(guī)律以及隨面形的變化規(guī)律，研究了材料去除率的可精確預(yù)測(cè)性。
　　(4)針對(duì)Φ100mm玻璃晶圓的修形加工設(shè)計(jì)了專用的修形加工試驗(yàn)裝置，并使用該裝置進(jìn)行了無擺動(dòng)修形和加擺動(dòng)修形兩組全局修形加工試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，兩種方式的修形均可以大幅改善工件的面形精度，同