大口径高精度方形平面光学元件研制

 摘要：采用环行抛光技术实现大尺寸、高面形精度和细表面粗糙度要求的方形或长方形平面元件批量化加工的一条有效途径。介绍了利用环行抛光工艺实际制作了两块320mm×320mm×35mm 和320×320×48mmUBK7材料的工艺实验样品。加工的结果是，透射元件获得了镀膜后双次透射波前0.293λ(P-V,λ=0.6328um)和反射元部件的反射波前0.22λ(P-V,λ=0.6328um)的结果。
关键词：环行浮动抛光技术；工艺实验；透射波前；反射波前
中图分类号：TH706 文献标识A
Research of fabricating large quadrate high-precision plane optical elements
Liu min-cai , Hu xiao-yang , Li zhuang-sheng
   (Chengdu Fine Optical Engineering Research Centre, chengdu 610041, China)
Abstract : It's a valid means to fabricate large quadrate or rectangle high-precision plane optical elements using annular lapping technology . In this paper , we manufacture 320mm×320mm×35mm and 320×320×48mm UBK7 optical elements with 2 meter annular lapping machines , and the transmission wavefront after coating for 320mm×320mm×35mm is 0.293λ(P-V,λ=0.638um), the reflect wavefront after coating for 320mm×320mm×48mm is 0.22λ(P-V,λ=0.6328um).
Key words: annular lapping technology experiment ; transmission wavefront ; reflect wavefront .
1.前言
为了满足大型光学系统对大口径高精度平面光学元部件的需要，环行抛光技术越来越广泛地应用到实际光学元部件的生产中。采用环行抛光技术（本文中主要涉及大玻璃校正盘修磨的单环行抛光机）加工的光学元部件可以获得较高的面形精度。对于圆形光学元部件来说，使用环行抛光技术可以得到λ/8（P-V），有多年光学加工经验的加工者可以加工到λ/20~λ/40。环形抛光技术在加工大口径高精度平面光学元部件中，同传统的加工方法相比，可以获得更好的面形精度或波前精度，在加工异形光学元部件中更有优势。
2.大玻璃校正盘修磨的单环行抛光机环行抛光原理
在原理上，环行抛光运转特性与传统盘相同。任何两个工件表面如能在任一部分任一方向上向彼此都能均匀接触，其表面形状必定是球面，其曲率可以是正、负或零。当校正盘沿着径向向外移动时，转动力矩增大，使沥青胶盘变凸；当校正盘沿着径向向内移动时，转动力矩减小，使沥青胶盘变凹。
假设一个工件以角速度ω旋转，以Ω旋转的磨盘中心到工件旋转中心距离为R，距工件旋转中心距离为r，并相对磨盘中心和工件中心连线的角度为θ。磨盘的相对速度为V(r,θ)= [R2Ω2+(Ω-ω)2+2rR(Ω-ω)cosθ]1/2 (1) 当Ω等于ω时，磨盘与工件之间的速度关系在任意位置都是一个常数。由于在环抛加工时加工件及校正盘处于自由状态压力均匀，从而使整个表面均匀磨削；当Ω不等于ω 时，会产生一个径向的磨损变化，使表面的磨削不均匀。
整个表面磨削量dh/dt 可由Preston 方程表示为：dh/dt=kPv=kP(ds/dt)。
式中，k 比例常数，它与被抛光材料、抛光膜层材料、抛光粉种类、抛光液浓度、PH值及抛光温度等参数有关；P为局部压力；V为相对速度，等于在dt 时间内的行程ds的比值。
3.工艺实验
3.1.环抛设备简介[/R]