中科院光電所在磁流變拋光液研究領(lǐng)域取得進(jìn)展

發(fā)布時(shí)間：2024-04-12

光學(xué)加工是一項(xiàng)極其復(fù)雜的工藝過(guò)程，隨著現(xiàn)代精密光學(xué)系統(tǒng)對(duì)光學(xué)元件面形精度、光潔度、粗糙度等要求的不斷提升，傳統(tǒng)光學(xué)加工技術(shù)已不能完全適應(yīng)當(dāng)前光學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。超精密磁流變拋光(magnetorheological finishing，mrf)技術(shù)自1998年被美國(guó)qed公司成功研制之后，其無(wú)應(yīng)力、無(wú)亞表面損傷、柔性剪切去除等特性受到國(guó)內(nèi)外眾多科研單位的青睞，與離子束加工技術(shù)(ion beam figuring，ibf)共同被認(rèn)為是近30年來(lái)光學(xué)加工領(lǐng)域?yàn)閯?chuàng)新的兩大技術(shù)。而柔性剪切磁流變拋光液、去除算法的校正與補(bǔ)償是磁流變工藝技術(shù)的主要核心，美國(guó)qed公司在該領(lǐng)域?qū)ν鈱?shí)行技術(shù)封鎖。光學(xué)加工是一項(xiàng)極其復(fù)雜的工藝過(guò)程，隨著現(xiàn)代精密光學(xué)系統(tǒng)對(duì)光學(xué)元件面形精度、光潔度、粗糙度等要求的不斷提升，傳統(tǒng)光學(xué)加工技術(shù)已不能完全適應(yīng)當(dāng)前光學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。近期，*光電技術(shù)研究所超精密光學(xué)技術(shù)及裝備總體部鐘顯云帶領(lǐng)的精密光學(xué)加工課題組在重大專項(xiàng)課題的支持下，先后突破了雙相基載磁流變拋光液的研制技術(shù)以及基于bayesian迭代的拋光斑校正與補(bǔ)償算法，并在現(xiàn)有的mrf設(shè)備上成功解決研究所多塊高難度光學(xué)元件的精密制造。由于光學(xué)材料性能存在差異，磁流變對(duì)不同材料的去除機(jī)理及效率也不盡相同。課題組對(duì)磁流變拋光液進(jìn)行了多年的理化分析及實(shí)驗(yàn)測(cè)試，對(duì)拋光液的成分及比例做不同程度的調(diào)整，共完成了三種雙相基載磁流變拋光液的研制，分別適用于fused silica、zerodur等常規(guī)光學(xué)玻璃材料、si、caf2、znse等軟性材料、rb-sic，s-sic等硬性材料。開(kāi)發(fā)的基于bayesian迭代的拋光斑校正與補(bǔ)償算法，有效地對(duì)光學(xué)元件低頻誤差(f>8mm-1)確定性去除，并有效抑制了中頻誤差，低頻收斂精度由75%提升為93%，中頻誤差由4nm-6nm抑制在1nm以內(nèi)。課題組開(kāi)展的磁流變工藝技術(shù)驗(yàn)證了光學(xué)元件納米精度制造(平面：rms1.7nm，f/1球面：rms1.8nm)，并成功解決了超薄窗口、輕量化結(jié)構(gòu)非球面主鏡(ule材料)以及超薄自適應(yīng)變形次鏡(si材料)等高難度元件加工，同時(shí)解決了照明系統(tǒng)caf2凹凸錐超光滑加工(凸錐面rq：0.4nm，凹錐面rq：0.7nm)以及物鏡系統(tǒng)非球面納米精度、超光滑加工(rq：0.21nm-0.3nm)。相關(guān)研究成果發(fā)表在spie、optical engineer上，并已完成8項(xiàng)申請(qǐng)。編輯點(diǎn)評(píng)磁流變拋光液是由磁性顆粒、基液和穩(wěn)定劑組成的懸浮液。磁流變效應(yīng)，是磁流變液在不加磁場(chǎng)時(shí)是可流動(dòng)的液體，而在強(qiáng)磁場(chǎng)的作用下，其流變特性發(fā)生急劇的轉(zhuǎn)變，表現(xiàn)為類似固體的性質(zhì)。如今，在光學(xué)領(lǐng)域拋光液也得到了廣泛的應(yīng)用，相信此次中科院的研究成果會(huì)給我國(guó)在該領(lǐng)域的發(fā)展提供幫助。（原標(biāo)題：中科院光電所磁流變拋光液研究取得進(jìn)展）