本所声明  |  中科院  |  OA  |  ARP  |  English  |  邮箱  |  旧版金沙电子游戏

欧洲光学精密制造研讨会报道

来源: 发布时间:2018-12-26【字体:

  2018410-11日,在德国拜仁召开了第五届欧洲光学精密制造研讨会,会议主要议题包括1、从亚毫米到大尺寸光学系统光学器件制造和测量;2、光学制造标准;3、高精度制造中的先进下一代(未来)技术;4、光学生产中的智能制造和工业互联网。本报摘选部分文章作以摘要报道: 

  1、利用相移点衍射干涉仪测试高精度光学 

  先进的制造技术使得制造高精度的光学件成为可能。用于评价其性能指标的测量技术主要是Fizeau干涉测量法,这种方法引入了外置配件(如参考平面),因此其准确性有限。由于缺乏适当的验证方法,精密光学元件的制造和优化受到较大影响。本文介绍了一种完全不同的干涉测量装置——Difrotec公司的D7干涉仪。介绍了这种相移点衍射干涉仪(PSPDI)和对凹球面面型测量结果,精度高达λ/1000PV值),并将全口径测量结果与子孔径拼接SAS)测量结果进行比较,验证其拼接精度。作者还介绍了利用SAS法对非球面腔面型测量结果,结果表明其精度更高,可达到λ/500RMS值);讨论了R不小于0.5的凹/凸球面和非球面元件的纳米级精度测量策略;展望了PSPDI D7的应用前景。 

  2、超大型望远镜光学元件抛光的第一步 

  欧洲南方天文台(ESO)委员会于2014124日通过了建造39米口径的巨型超大望远镜(ELT)的决议。ESO团队迅速启动了核心器件尤其是光学元件的采购工作。迄今为止,Safran Reosc公司获得了全部的关键光学元件抛光和检测的合同: 

  2015-07自适应光学系统的M4薄玻璃阵元反射镜合同;  

  2016-074米口径M2凸面反射镜合同; 

  2017-024米口径M3反射镜合同;  

  2017-05大型39m口径 M1反射镜组件的9311.45米六边形阵元的抛光和装配合同。 

  本文主要介绍了在这些不同的光学制造项目中遇到的各种挑战和项目团队的工作进展。 

  3、激光Fizeau干涉仪的分辨力表征 

  光学制造依赖于广泛横向尺度上的精确计量。因此,Fizeau干涉仪的一个重要性能参数是仪器的传递函数(ITF),它将系统响应表征为表面空间频率的函数。现如今,测试程序、仪器和自动分析技术的进步使得获得可靠的ITF成为可能,并能够规避许多传统误差来源的影响。文中实验结果是商用100 mm孔径干涉仪的ITF测试结果,其空间频率响应范围为0~1500/孔。 

  4、离子束修形技术的基本原理及在光学表面处理中的挑战 

  如今,离子束修形技术(IBF)是一种广为人知的超精密光学元件表面加工技术。该技术可适用于直径在5毫米到2000毫米范围内的光学元件。在实验室条件下,已将该技术最新的适用范围扩展到1mm,能应用于即将成熟的微型光学系统。除了IBF以外,也可以通过不同方法,采用离子束刻蚀技术(IBE)改善粗糙度。粗糙度范围从小于100纳米到大于10微米的特征尺寸均可以被平滑。然而,IBFIBE技术的设备运行参数需要与光学元件相匹配。除了选择合适的离子束尺寸(工具大小)来去除光学元件的粗糙度等效特性尺寸外,考虑到离子束源产生的溅射或污染等副作用,元件的形状(凹面/凸面)也很重要。本文将介绍离子束技术在超精密光学制造中的应用现状,并探讨其在高效率光学加工中的各项参数和副作用。 

  5、填充显微镜(FUM):一种用于材料的亚表面损伤深度近似测量的非破坏性方法 

  亚表面损伤(SSDs)会导致光学透镜和其它光学元件产生各式各样的缺陷点。除了会影响镀膜层的附着力和镀膜质量以外,光学产品的机械稳定性、光束传输质量、激光损伤阈值(LIDT)也会受到影响。因此,在元件制备的最后环节,应尽力消除亚表面损伤。在产品生产过程的前期,准确获知材料亚表面损伤深度至关重要,这样才能在后续流程中消除SSDs。因此,为提高产品生产效率及避免损伤,对SSDs的特性和深度的高精度测量非常重要。 

  文献中记载了一些测量SSDs的方法。然而,大部分方法都会不可避免的对工件造成损伤;而那些未造成损伤的测量方法通常设计的十分复杂,且需要极大的投资;同时,仅有极少数方法适用于测量粗糙表面的SSDs 

  填充显微镜(FUM)是估测SSDs深度的另一种可行方法,可适用于粗糙表面,且不会损伤工件。本文介绍了FUM,详细描述了测量过程,并列出了准备样品测试时的所有必要步骤;首次与现有的球形压痕法进行比较,验证了FUM的功能。 

  6、扩展测量腔的相位传递函数对中空间频率和总误差预算的贡献 

  基于同轴测量腔的干涉仪面临的两项挑战分别为:在一个区域内实现干涉对比并完全消除寄生反射;及测量扩展测量腔的相位传递函数。后者也是非同轴系统中存在的问题。理论上,待测面(SUT)和参考面(REF)均在探测器靶面上准确成像。实际上SUTREF位于物方空间成像系统的景深范围内,对应于像方空间的焦深。为避免混淆,景深可记为DOOF,焦深可记为DOIF 

  然而,在许多应用场景下,RER并没有放置于DOOF内,也就是存在一个小的z范围,在此范围内探测器靶面均对REF成像。此外,REF的相位传递函数(PTF)和畸变都与SUT的成像探测器焦平面有关。在使用扩展测量腔时,必须考虑相变、图像失真和图像模糊等因素。这可以通过使用查阅表(LUT)来完成,该表含有模拟和/或校准数据,能够消除相应的系统误差。剩下的挑战来自未知的待测对象(OUT),它是使用双径排列来测量的。测得的波前取决于OUT的两个表面和反射镜位置。简单起见,可假定存在一个均匀基板和一个理想反射镜。本文将讨论扩展测量腔内波的传播模拟以及测量结果。此外,还讨论了功率谱密度(PSD)的影响。这对于高端校正技术非常重要,如磁流变修形(MRF)和离子束修形(IBF)等。 

  7、利用子单元对准车削法高效率装配物镜组 

  随着对单透镜和透镜系统要求的不断提高,显著提高了透镜的生产工艺的要求。无论在技术上还是在经济上,在预先组装好的物镜组中进行镜片的人工微调都是不可取的。近年来,将镜片微调纳入到自动化生产流水线中已经成为现实。采用新的装配策略,能够控制微米量级的倾斜误差和气隙精度,同时显著减小了为校正光学系统像散和慧差所耗费的人力和时间。 

  8MSF误差的计量 

  本文针对光学元件表面的中空间频率误差(MSFE)开展研究。作者对经过全部制造流程后的光学元件表面进行分析,找出了影响MSFE的主要因素,并选择合适的工艺参数,将MSFE控制在最小。本文描述了光学元件磨削过程中出现的各类MSFE。因为直接测量元件磨削面的可行性有限,所以采用直接测量法进行MSFE分析是比较困难的。因此,最重要的是优化测量方法以获得充足的数据,用以重建刀具轨迹和避免混叠效应。本文讨论了在测量元件磨削表面时可能的分类和困难。 

  编译自:https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-SPIE/10829.toc 

附件下载:
XML 地图 | Sitemap 地图