解析我国光学加工技术现状及热点

目前，一些承接品种单一，外贸订单数量大的企业抵御国际金融危机影响的能力很差。相关企业急需调整产业结构，寻求新的多样生产品种，促使生产转型，获得新的生机。面对这种局势，我国光电信息产业如何转危机为机遇？产业的当务之急是什么？我认为我们应该抓住热点产业，抓住热点课题，从难从严，重点突破，寻求新产业的新发展。

那么，当前我国光学加工的热点又有哪些呢？我的看法是四个字：小、大、硬、精。

1.“小”—微小型光学元件

微小型光学元件包括小透镜、小型非球面透镜（玻璃和塑料材质）、微小棱镜、微小平面镜及透镜阵列板、棱镜阵列板等。

近年来，光电信息产业迅速发展，IT行业迅速崛起，数码相机、投影仪、数码扫描仪、光通讯光学元件等产品的需求量逐步增加，机型向微型化发展，形成了庞大的新兴产业———微光学产业。

我国光电信息产业的产品设计及软件和国际水平相差不远，差距较大的是材料、工艺和制造水平，我们应该在这三个方面加大投入进行重点研究。其中，小透镜的下摆机加工工艺与成像塑料非球面透镜的注射成型工艺应该是重中之重。

1.1.小透镜的下摆机加工工艺

大中球面透镜通常采用准球心精磨与抛光，即绕近似球心抛光。从动力学上分析，这种技术存在压力分布不均匀的现象，加工质量稳定性差。而小球面的下摆机加工实质是绕精确球心完成精磨与抛光运动的单片加工，加工比压高，加工速度快而且质量高，稳定性好。

下摆机的上轴仅向下运动，与下轴和下轴转轴严格交于一点，从而保证了下轴可以精确摆动，精确度达到0.01mm，并不会随透镜表面的磨耗而变化。加工过程中，透镜的厚度可从百分表中读取，精确度达到±0.01mm。利用下摆机精磨并抛光口径为7mm镜片的一面，用时2min左右，加工速度比上摆机快很多。

1.2.成像塑料非球面透镜的注射成型工艺

我国用于照明和聚光的塑料非球面注射成型的生产工艺已经比较成熟，也有不少制作模芯的金刚车床，同时对于塑料非球面的需求量也是越来越大，例如数码相机镜头、数码扫描镜头等都要用到塑料非球面透镜。然而目前塑料非球面透镜质量过关的并不多。只要我们认真研究非球面面形的测量手段，例如英国的Formtalysurf轮廓仪、美国的子孔径干涉仪和环带干涉仪等，这项工艺是可以得到突破的。

2.“大”—大型玻璃平面、大透镜和大型非球面镜

电视液晶屏幕或等离子屏幕、“神光III”、航摄镜头、空间相机、光刻镜头、大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜（LAMOST）及将来可能制造的20m自适应光学天文望远镜中都有很多高要求的大玻璃平面和大镜面。

针对这些领域，我国有不少单位引进了大型平面、球面和非球面数控机床。例如，南京天文仪器研制中心引进了美国3.2m环抛机；成都精密光学工程中心引进了俄国500mm大平面金刚石飞切铣床及多台三轴、四轴和五轴数控光学研磨机；筹建中的上海现代先进超精密制造中心正在引进一系列400mm超精加工与检测光学平面、球面与非球面设备，这些机床都是制造大型光学元件的必要设备。

除此之外，我国还陆续开展了对大型平面、球面和非球面数控机床的研制工作。例如，南京利生光学机械有限公司研制成功的4m主动式精密数控环抛机是目前我国最大的抛光机；哈工大研制了600mm晶体超精金刚石飞切平面铣床和600mm非球面超精加工机床；航天303所研制了Nanosys300非球面机；诺斯泰格研制了PPS100高精度平面光学数控快速抛光机。值得一提的是，国防科技大学的国内首台500mm离子束加工设备的研制工作也取得很大进展，为超精大型光学件的制造提供了条件。我国大型精密光学元件和光学镜面或光学镜头的研制工作主要是在研究所和大专院校中进行。例如，成都精密光学工程中心、长春光机所、成都光电所、上海光机所、信息产业部电子第45所、南京天文仪器研制中心、国防科技大学、苏州大学和浙江大学等。

尽管如此，我国目前的大型精密光学元件、镜面与光学镜头仍不能满足需要。例如，“神五”载人人造卫星中的空间相机采用的是俄制碳化硅镜面，此外我国光刻镜头也没有达到国际水平，仍需要较大的投入。