Ultra präzise Poliert ech niken für asphärische optische Linsen

Da die Nachfrage nach Bildgebung qualität auf dem Markt weiter steigt, werden hochpräzise optische asphärische Linsen zunehmend in optischen Instrumenten, Weltraum laser kommunikation, Luft-und Raumfahrt und anderen Bereichen eingesetzt. Im Vergleich zu herkömmlichen sphärischen Linsen sind asphärische Linsen mit unterschied lichen Krümmung radien ausgelegt, sodass die Brennpunkte von par axialen und marginalen Strahlen zusammenfallen können. Dies reduziert optische Aberrationen wie Wellenfront aberration, Koma und Verzerrung und korrigiert effektiv sphärische Bildfehler. Darüber hinaus machen asphärische Linsen keine zusätzlichen Linsen erforderlich, um eine hohe Bildgebung qualität zu erreichen, was die Entwicklung kompakterer und leichterer optischer Systeme erleichtert.

Computer gesteuerte optische Oberflächen (CCOS)

Computer-Controlled Optical Surfacing (CCOS) ist eine fortschritt liche Verarbeitung stech nik, die traditionelle Polier erfahrung mit moderner numerischer Steuerungs technologie kombiniert. Da die Technologie verfeinert wurde, hat sie nach und nach traditionelle Polier methoden ersetzt, um die gängige Technologie für die Verarbeitung von asphärischen Linsen in China zu werden. Während der tatsächlichen Verarbeitung können die Oberflächen morphologie daten des Ziel werkstücks vor in das Kontroll system eingegeben werden. Basierend auf der spezifischen Polier umgebung, Schlüssel faktoren wie die Verweilzeit, Geschwindigkeit, Polier weg und Polier druck des Werkzeug kopfes, sowie sekundäre Bedingungen wie der pH-Wert und die Konzentration der Poliers chlamme, der Werkzeug orientierung winkel und die Temperatur werden gesteuert. Durch wiederholte Erkennung und Verarbeitung wird der Fehler zwischen der Genauigkeit der optischen Oberfläche und der Genauigkeit der Ziel oberfläche kontinuierlich reduziert, wodurch letztendlich die gewünschte Oberflächen genauigkeit erreicht wird.

Im Vergleich zu klassischen Poliert ech niken ist CCOS eine determinist ische Verarbeitung methode, die den Polier prozess der gesamten optischen Oberfläche so genau wie möglich simulieren kann, wodurch eine relativ hohe Verarbeitung präzision erreicht wird. Aufgrund der geringen Größe des Werkzeug kopfes steht CCOS jedoch auch vor dem Problem der geringen Verarbeitung effizienz beim Polieren von asphärischen Linsen mit großem Durchmesser. Da sich das Polier kissen im Laufe der Zeit abnutzt, kann die Entfernungs funktion nicht konstant stabil bleiben, was sich auch in gewissem Maße auf die Präzision auswirken kann.

Stress Lap Poliert echno logie

Um die Verarbeitung effizienz kleiner Werkzeug köpfe bei der Herstellung von asphärischen optischen Elementen zu verbessern, werden häufig größere Werkzeug köpfe verwendet, um höhere Material abtrags raten zu erzielen. mit Polier runden, die üblicher weise als große Werkzeug köpfe dienen. Aufgrund der schlechten Konformität größerer Polier runden mit asphärischen optischen Elementen wird es jedoch schwierig, eine hochpräzise Verarbeitung zu erreichen. Um dieses Problem anzugehen, haben sich die Wissenschaftler auf die Optimierung des Werkzeug kopfes (Polier lappen) konzentriert und die Poliert echno logie für Spannungs lappen entwickelt.

Die Poliert echno logie für Stress lappen beinhaltet die aktive Verformung der Poliers chlappe, um das Werkstück zu polieren. Insbesondere während des dynamischen Schleif-und Polier prozesses, der die radiale Übersetzung und Rotation des Spannungs lasses umfasst, steuert ein Computer den Spannungs laß in Echtzeit. Diese Steuerung induziert eine dynamische Verformung der Überlappung fläche, um der theoretischen Oberflächen form der zu bearbeiten den Asphären zu entsprechen. Dies stellt sicher, dass während der aktiven Überlappung die Poliers chlappe der asphärischen Oberfläche entspricht, was eine stabilere Materiale ntnahme und höhere Präzision ermöglicht.

Im Vergleich zur CCOS-Technologie bietet die Poliert echno logie für Stress lappen eine höhere Verarbeitung effizienz und kann bevorzugt Oberflächen-Hoch punkte entfernen, wodurch lokale Mittel-bis Hochfrequenz fehler effektiv korrigiert werden. Dies führt zu einer natürlich glatten Spiegel oberfläche über einen weiten Bereich von räumlichen Frequenzen, was sie besonders für die Verarbeitung von asphärischen Optiken mit großem Durchmesser geeignet macht. Es ist zu einer der wichtigsten Technologien für die effiziente und genaue Verarbeitung von Primär spiegeln von 2-Meter-, 4-Meter-und sogar 8-Meter-Größen geworden. Die Notwendigkeit, Aktuatoren einzustellen, um Biege momente und Drehmomente zu ändern, um sicher zustellen, dass der Spannungs laß in Kontakt mit der Werkstück oberfläche bleibt, macht den Steuerungs prozess jedoch komplexer.

Airbag-Poliert echno logie

Das Airbag polieren verwendet immer noch die grundlegende Form korrektur theorie von CCOS, verwendet jedoch einen Polier werkzeug kopf, der aus einem flexiblen Airbag mit einem bestimmten bestehtDruck und eine Schicht aus Polyurethan Polier pad an seiner Oberfläche haften. Während des Polierens kann der innere Luftdruck des Airbags in Echtzeit entsprechend der Größe und Form des zu polieren den optischen Elements eingestellt werden. Dies stellt sicher, dass der Polier werkzeug kopf fast vollständig mit der Oberfläche des Werkstücks überein stimmt, um sicher zustellen, dass die Entfernungs funktion im lokalen Polier bereich des optischen Elements konsistent ist. Dies verbessert effektiv die Oberflächen rauheit und steuert die Oberflächen genauigkeit nach der Bearbeitung.

Zusätzlich wird der gesamte Airbag-Polier prozess von einem CNC-System gesteuert. Das Polieren wird auf eine "Präzession"-Weise (ähnlich der Bewegung eines Gyroskops) entlang eines festgelegten Pfades mit kontrollierter Geschwindigkeit und Druck durchgeführt. Die Parameter sind flexibel und kontroll ierbar, um die Stabilität der Material abnahme während des Polier prozesses sicher zustellen.

Derzeit ist die Airbag-Polierte chno logie bei der Verarbeitung von Lithographie objektiven vor dem Ionen strahl polieren zur gängigen Vor verarbeitung stech nik geworden. Aufgrund der geringen Poliers pot größe und der geringen Material abtrags rate beim Airbag polieren ist die Bearbeitungs zeit für asphärische Oberflächen mit großem Durchmesser (Meter maßstab und darüber) jedoch sehr lang. Darüber hinaus neigt es dazu, Fehler mit mittlerer bis hoher Frequenz zu erzeugen.

Magnetorheo logisches Polieren

Das magnetorheo logische Polieren (MRP) ist eine fortschritt liche Verarbeitung stech no logie, die Theorien aus Elektro magnetismus, analytischer Chemie und Fluiddynamik integriert. Sein "Polier werkzeug kopf" ist eine magneto rheo logische Flüssigkeit, die rheo logische Veränderungen in einem Gradienten magnetfeld erfährt und eine "flexible Polier form" mit visko plastischen Eigenschaften bildet. Sowohl die Form als auch die Härte dieser Form können durch das Magnetfeld in Echtzeit gesteuert werden.

Während des Polierens erzeugt der von der magneto rheo logischen Flüssigkeit gebildete "Werkzeug kopf" Scher kräfte in der Kontakt fläche. Durch Einstellen des Drehwinkels und der Geschwindigkeit des Werkstücks kann eine gleichmäßige Materialen tfernung über die Oberfläche erreicht werden, was zu einer glatten Oberfläche führt. Diese Technologie ermöglicht eine präzise Kontrolle des Polier prozesses und eignet sich so für die Erreichung hochwertiger Oberflächen auf komplexen optischen Komponenten.

Im Vergleich zu herkömmlichen Verarbeitung methoden bietet das magneto rheo logische Polieren (MRP) mehrere Vorteile. Durch Einstellen der Magnetfelds tärke können Form und Härte der verfestigten magneto rheo logischen Flüssigkeit geändert werden, wodurch eine präzise und quantitative Material entfernung von optischen Elementen mit hoher Poliere ffizienz ermöglicht wird. Darüber hinaus verformt sich die Oberfläche des zu bearbeiten den optischen Elements nicht mit Spannungs änderungen, was die Bildung von Beschädigungen unter der Oberfläche verhindert und eine hohe Oberflächen qualität gewähr leistet.

Da der von der magneto rheo logischen Flüssigkeit gebildete Polier kopf keinen Verschleiß erfährt, bleibt die Entfernungs funktion außerdem konstant kontinuierlich. MRP ist jedoch nur für konvexe Flächen mit einem beliebigen Krümmung radius geeignet. Bei konkaven Flächen muss der Krümmung radius größer sein als der Radius der Poliers cheibe.

Derzeit hat das amerikanische Unternehmen QED MRP-Geräte entwickelt, die Durchmesser von 2 bis 4 Metern verarbeiten können. Diese Ausrüstung wird bereits für die hochpräzise Verarbeitung von astronomischen asphärischen Spiegeln mit großem Durchmesser verwendet.

Ionen strahl polieren

Das Ionen strahl polieren (IBP) erreicht ein stress freies, berührungs loses Polieren auf atomarer Ebene. Das Prinzip beinhaltet die Verwendung einer Ionen quelle zur Emission eines Ionen strahls mit spezifischer Energie und räumlicher Verteilung, um die Oberfläche optischer Linsen in einer Vakuum umgebung zu bombardieren. Wenn die Atome auf der optischen Oberfläche ausreichend Energie erhalten, überwinden sie die Oberflächen bindungs kräfte und erhalten ein physikalisches Sputtern, wodurch ein Polieren auf atomarer Ebene erreicht wird.

Diese Technik ermöglicht eine äußerst präzise Material entfernung und ist daher ideal für Anwendungen, die ultra glatte und hochgenaue Oberflächen erfordern. Die berührungs lose Natur des Ionen strahl polierens beseitigt das Risiko mechanischer Spannungen oder Verformungen, wodurch die Integrität der optischen s sicher gestellt wirdUrface.

Aufgrund seiner hohen Polier präzision, des Fehlens von Schäden unter der Oberfläche und der hohen Stabilität wird das Ionen strahl polieren (IBP) im Bereich der optischen Verarbeitung hoch geschätzt. Es leidet nicht unter Kanten effekten oder Oberflächen-und Untergrund schäden. IBP gilt neben dem magneto rheo logischen Polieren (MRP) als eine der innovativsten Technologien in der optischen Verarbeitung der letzten dreißig Jahre.

Als Polierte chnik auf atomarer Ebene weist IBP jedoch eine relativ geringe Material abtrags rate auf. Es ist besonders geeignet, um die endgültigen hochpräzisen Oberflächen anforderungen von asphärischen Spiegeln mit großem Durchmesser zu erreichen. Derzeit kann die Verwendung des Ionen strahl polierens zur Herstellung von asphärischen Oberflächen für Lithographie objektiv linsen eine Oberflächen genauigkeit mit einem RMS-Wert (Root Mean Square) von bis zu 1 nm erreichen. Dieses Maß an Präzision ist für fortschritt liche optische Anwendungen von entscheidender Bedeutung, um die höchste Qualität und Leistung der optischen Komponenten sicher zustellen.