Asferik optik lensler için Ultra hassas parlatma teknikleri

Görüntüleme kalitesi talebi pazarda artmaya devam ederken, optik aletler, uzay lazer iletişimi, havacılık ve diğer alanlarda giderek daha yüksek hassasiyetli optik asferik lensler kullanılıyor. Geleneksel küresel lenslere kıyasla, asferik lensler, değişken eğrilik radii ile tasarlanmıştır ve paraxial ve marjinal ışınların odak noktalarının denk gelmesine izin verir. Bu, dalga ön sapmaları, koma ve bozulma gibi optik sapmaları azaltır, küresel görüntü hatalarını etkili bir şekilde düzeltir. Ayrıca, asferik lensler, daha kompakt ve hafif optik sistemlerin geliştirilmesini kolaylaştıran yüksek görüntüleme kalitesi elde etmek için ek lenslere olan ihtiyacı ortadan kaldırır.

Bilgisayar kontrollü optik yüzey kaplaması (CCOS)

Bilgisayar kontrollü optik yüzey kaplaması (CCOS), geleneksel parlatma deneyimini modern sayısal kontrol teknolojisi ile birleştiren gelişmiş bir işleme tekniğidir. Teknoloji daha rafine hale geldiğinden, çin'de asferik lens işleme için ana teknoloji olmak için geleneksel parlatma yöntemlerini yavaş yavaş değiştirdi. Gerçek işleme sırasında, hedef iş parçasının yüzey morfolojisi verileri kontrol sistemine ön giriş yapılabilir. Belirli parlatma ortamına dayanarak, bekleme süresi, hız, parlatma yolu ve alet kafasının parlatma basıncı gibi temel faktörler, parlatma bulamacının pH değeri ve konsantrasyonu, takım yönlendirme açısı ve sıcaklığı gibi ikincil koşullar kontrol edilir. Tekrarlanan algılama ve işleme yoluyla, optik yüzey doğruluğu ile hedef yüzey doğruluğu arasındaki hata sürekli olarak azaltılır ve sonuçta istenen yüzey doğruluğunu sağlar.

Klasik parlatma tekniklerine kıyasla, CCOS, tüm optik yüzeyin parlatma işlemini mümkün olduğunca doğru bir şekilde simüle edebilen, böylece nispeten yüksek işleme hassasiyeti sağlayan, deterministik bir işleme yöntemidir. Bununla birlikte, takım kafasının küçük boyutu nedeniyle, CCOS ayrıca büyük çaplı asferik lensleri parlatırken düşük işleme verimliliği sorunuyla da karşı karşıya. Ek olarak, parlatma pedi zamanla giydiği için, kaldırma fonksiyonu da hassasiyeti bir dereceye kadar etkileyebilen sürekli olarak sabit kalamaz.

Stres Lap parlatma teknolojisi

Asferik optik elemanların üretiminde küçük takım kafalarının işleme verimliliğini artırmak için, daha büyük takım kafaları genellikle daha yüksek malzeme kaldırma oranlarına ulaşmak için kullanılır. Parlatma turlarıyla yaygın olarak büyük boyutlu takım kafaları olarak hizmet vermektedir. Ancak, asferik optik elemanlarla daha büyük parlatma turlarının zayıf uygunluğu nedeniyle, yüksek hassasiyetli işleme ulaşmak zorlaşıyor. Bu sorunu çözmek için, bilim adamları alet kafasını (parlatma turunu) optimize etmeye ve stres lap parlatma teknolojisini geliştirmeye odaklandılar.

Stres lap parlatma teknolojisi, iş parçasını parlatmak için parlatma turunun aktif deformasyonunu içerir. Özellikle, stres turunun radyal çeviri ve dönüşünü içeren dinamik taşlama ve parlatma işlemi sırasında, bir bilgisayar stres turunu gerçek zamanlı olarak kontrol eder. Bu kontrol, işlenen asferik teorik yüzey şekline uyacak şekilde tur yüzeyinin dinamik deformasyonunu indükler. Bu, aktif tur işleme sırasında, parlatma turunun asferik yüzeye uymasını ve daha kararlı malzeme giderimi ve daha yüksek hassasiyet sağlamasını sağlar.

CCOS teknolojisine kıyasla, stres lap parlatma teknolojisi daha yüksek işlem verimliliği sunar ve yüzey yüksek noktalarını tercihen kaldırabilir, yerel orta-yüksek frekans hatalarını etkili bir şekilde düzeltebilir. Bu, geniş çaplı asferik optiklerin işlenmesi için özellikle uygun hale getirerek, geniş bir uzamsal frekans aralığında doğal olarak pürüzsüz bir ayna yüzeyi ile sonuçlanır. 2 metrelik, 4 metrelik ve hatta 8 metrelik birincil aynaların verimli ve doğru bir şekilde işlenmesi için birincil teknolojilerden biri haline geldi. Bununla birlikte, stres turunun iş parçası yüzeyine temas halinde kalmasını sağlamak için aktüatörleri bükme anlarını ve torklarını değiştirmek için ayarlamanız gerekir, kontrol işlemini daha karmaşık hale getirir.

Hava yastığı parlatma teknolojisi

Hava yastığı parlatma hala ccos'un temel şekil düzeltme teorisini kullanır, ancak belirli bir esnek hava yastığından oluşan bir parlatma aleti kafası kullanırBasınç ve yüzeyine yapıştırılmış bir poliüretan parlatma pedi tabakası. Parlatma sırasında, hava yastığının iç hava basıncı, cilalı optik elemanın boyutuna ve şekline göre gerçek zamanlı olarak ayarlanabilir. Bu, parlatma aleti kafasının, optik elemanın yerel parlatma alanındaki kaldırma işlevinin tutarlı olduğunu garanti ederek, iş parçasının yüzeyine neredeyse tamamen uymasını sağlar. Bu, yüzey pürüzlülüğünü etkili bir şekilde geliştirir ve işlem sonrası yüzey doğruluğunu kontrol eder.

Ayrıca, tüm hava yastığı parlatma işlemi bir CNC sistemi tarafından kontrol edilir. Parlatma, kontrollü hız ve basınçla ayarlanmış bir yol boyunca (bir gyroscope skopun hareketine benzer) “emsal” bir şekilde gerçekleştirilir. Parametreler esnek ve kontrol edilebilir, parlatma işlemi sırasında malzeme giderilmesinin stabilitesini sağlar.

Şu anda, litografi objektif lenslerin işlenmesinde, hava yastığı parlatma teknolojisi iyon ışını parlatmadan önce ana ön işleme tekniği haline geldi. Ancak, küçük parlatma spot boyutu ve hava yastığı parlatma düşük malzeme kaldırma oranı nedeniyle, büyük çaplı asferik yüzeyler için gerekli işlem süresi (metre ölçeği ve üstü) çok uzun. Ek olarak, orta-yüksek frekans hataları üretmeye eğilimlidir.

Magnetorheological parlatma

Magnetorheolojik parlatma (MRP), elektromanyetizma, analitik kimya ve sıvı dinamiğinden teorileri birleştiren gelişmiş bir işleme teknolojisidir. “Parlatma aleti kafası”, bir degrade manyetik alanda reolojik değişikliklere uğrayan ve viskoplastik özelliklere sahip “esnek parlatma kalıbı” oluşturan bir manyetorheolojik sıvıdır. Bu kalıbın şekli ve sertliği manyetik alan tarafından gerçek zamanlı olarak kontrol edilebilir.

Parlatma sırasında, manyetorheolojik sıvının oluşturduğu “alet başı”, temas alanında kesme kuvvetleri üretir. İş parçasının dönme açısını ve hızını ayarlayarak, yüzey boyunca düzgün bir malzeme çıkarılması elde edilebilir ve pürüzsüz bir yüzey elde edilebilir. Bu teknoloji, parlatma işlemi üzerinde hassas kontrol sağlar ve karmaşık optik bileşenler üzerinde yüksek kaliteli yüzeyler elde etmek için uygundur.

Geleneksel işleme yöntemlerine kıyasla, magnetorheolojik parlatma (MRP) çeşitli avantajlar sunar. Manyetik alan gücünü ayarlayarak, katılaşmış magnetorheolojik sıvının şekli ve sertliği değiştirilebilir ve yüksek parlatma verimliliğine sahip optik elemanlardan hassas ve nicel malzeme giderimi sağlar. Ek olarak, işlenmekte olan optik elemanın yüzeyi, stresteki değişikliklerle deforme olmaz, alt yüzey hasar katmanlarının oluşumunu önler ve yüksek yüzey kalitesi sağlar.

Ayrıca, magnetorheolojik sıvı tarafından oluşturulan parlatma kafası aşınma yaşamadığından, kaldırma fonksiyonu sürekli olarak sürekli kalır. Ancak, MRP sadece herhangi bir eğrilik yarıçapı olan dışbükey yüzeyler için uygundur. Içbükey yüzeyler için eğrilik yarıçapı parlatma tekerleğinin yarıçapından daha büyük olmalıdır.

Şu anda, amerikan şirketi QED, 2 metreden 4 metreye kadar çapları işleyebilen MRP ekipmanı geliştirdi. Bu ekipman, büyük çaplı astronomik asferik aynaların yüksek hassasiyetli işlenmesi için zaten kullanılıyor.

Iyon ışın parlatma

İyon ışını parlatma (IBP) atomik düzeyde stressiz, temassız parlatma sağlar. İlke, bir vakum ortamında optik lenslerin yüzeyini bombalamak için belirli bir enerji ve mekansal dağılıma sahip bir iyon ışını yaymak için bir iyon kaynağı kullanmayı içerir. Optik yüzeydeki atomlar yeterli enerji aldıklarında, yüzey bağlama kuvvetlerinin üstesinden gelirler ve fiziksel püskürtüme geçirirler, böylece atomik seviye parlatma elde ederler.

Bu teknik, son derece hassas malzeme çıkarılmasına izin verir ve ultra pürüzsüz ve son derece hassas yüzeyler gerektiren uygulamalar için idealdir. İyon ışını parlatmanın temas dışı yapısı, mekanik gerilmelerin veya deformasyonların tanıtılması riskini ortadan kaldırır ve optik s'nin bütünlüğünü sağlar.Urface.

Yüksek parlatma hassasiyeti nedeniyle, yüzey altı hasarının olmaması ve yüksek stabilite nedeniyle, iyon ışını parlatma (IBP) optik işleme alanında çok kabul görmektedir. Kenar etkileri veya yüzey ve yüzey altı hasar sorunlarından muzdarip değildir. Magnetorheolojik parlatma (MRP) ile birlikte, IBP son otuz yılda optik işlemede en yenilikçi teknolojilerden biri olarak kabul edilir.

Ancak, atomik seviye parlatma tekniği olarak, IBP nispeten düşük bir malzeme kaldırma oranına sahiptir. Büyük çaplı asferik aynaların son yüksek hassasiyetli yüzey gereksinimlerine ulaşmak için özellikle uygundur. Şu anda, litografi objektif lensler için asferik yüzeyler üretmek için iyon ışını parlatma kullanarak 1 nm'ye kadar bir RMS (kök ortalama kare) değeri ile bir yüzey doğruluğu elde edebilirsiniz. Bu hassas seviye, optik bileşenlerin en yüksek kalitesini ve performansını sağlayan gelişmiş optik uygulamalar için kritik öneme sahiptir.