中科院成功研制出世界最大面积中阶梯光栅
2016年11月11日,由中科院长春光机所承担的国家重大科研装备研制项目“大型高精度衍射光栅刻划系统的研制”顺利通过验收。这标志着我国大面积高精度光栅制造中的相关技术已达到国际水平,结束了我国在高精度大尺寸光栅制造领域受制于人的局面。 衍射光栅(以下简称光栅)是一种具有纳米精度周期性微结构的精密光学元件。它作为核心色散单元器件,在光谱学、天文学、激光器、光通讯、信息存储、新能源等诸多领域中具有重要应用。光栅面积大可获得高集光率和分辨本领,精度高可获得更好的信噪比,但是,同时将光栅“做大”和“做精”则属于世界性难题。我国战略高技术领域所需要的高精度大尺寸光栅受到国外严格限制。随着科学技术的不断发展,大面积高精度中阶梯光栅已经成为制约我国相关领域技术发展的“短板”,此类光栅研制的也是各光栅强国之间展开竞争的焦点。 2008年,在中国科学院和财政部共同支持下,长春光机所开始“大型高精度衍射光栅刻划系统”的研制工作,目标为研制一台刻划面积属世界之最、技术水平达国际领先的大型高精度衍射光栅刻划机,突破精密机械加工、精密光学加工、精密检测、高精度微位移控制、高精度环境恒温和高精度防微振等一系列关键技术,并研制出面积达400毫米×500毫米的中阶梯光栅。 光栅刻划机是制作光栅的母机,因部件的加工装调精度之难,运行保障环境要求之高,被誉为“精密机械之王”。本项目研制的光栅刻划机,几乎所有关键部件都冲击世界“极限”水平。研制期间,项目组突破了一系列核心高精度零件的加工制造技术。其中包括840毫米长超零级三角螺纹丝杠(零级是常规加工的最高级),周期误差200纳米,全长累计误差优于5微米;1560毫米长超零级V型导轨,直线度误差有0.1秒;长行程、重载荷定位技术,工作台定位误差3nm(σ)等等。 经过8年艰苦攻关,项目组攻克18项关键技术,取得9项创新性成果,研制出一套大型高精度光栅刻划系统,并成功研制出面积达400mm×500mm的世界上面积最大的中阶梯光栅,我国几代“光栅人”终于圆梦成真。 |