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光學零件的超精密加工技術分析
核聚變、大型非球面和共形光學零件的超精密加工技術;將超精密切削、磨削、計算機數控拋光和連續拋光技術結合起來,成功地應用于激光核聚變光學零件的超精密、批量制造;分析了研制大型非球面光學零件超精密加工裝置應該解決的關鍵問題,并提出了解決方法。
關鍵詞：光學零件 非球面 共形光學 超精密加工
超精密加工技術廣泛應用于國家重大型號工程，例如激光核聚變磷酸二氫鉀( Potassium Dihydrogen Phosphate ，KDP) 晶體及聚焦透鏡，航天某型號大型平面反射鏡，國家重點型號大型拋物面鏡以及大天區面積多目標光纖光譜天文望遠鏡( The Large Sky Area Multi-Object Fiber Spect roscopic Telescope ， LAM-OST) ，國家重大科學工程中的反射鏡等。為獲得高質量影像，縮小體積，減輕重量，很多武器裝備都采用非球面光學零件；為進一步提高視場與分辨率的發展需要，光學零件的尺寸也愈來愈大；為減小武器的運動阻力及提高武器的隱身性能，現有的發展趨勢是使用共形光學(Conformal Optics) 零件代替球面光學零件。
1 激光核聚變光學零件超精密加工技術
我國正在研制的激光核聚變裝置需要大量的高精度、大口徑光學元件，要按期、保質、保量地制造這些光學元件，必須突破現有的工藝水平，采用的*光學制造技術。借鑒美國國家點火裝置(National Ignition Facility ，NIF) 的經驗，結合我國的實際情況，將超精密加工技術應用到激光核聚變光學元件的精密制造中。
1.1 大口徑平面光學元件超精密加工
激光核聚變裝置中的光學元件大多數是矩形、方形或多邊形的，同圓形元件相比，這些元件的加工具有明顯的邊緣效應(特別是角上) 。就目前的技術水平而言，要達到工程所要求的透射波前( P - V 值( Peak to Valley ，即峰- 谷值) ， λ/ 6 ) 和反射波前( P - V 值，λ/ 4) 是比較困難的，必須采用*制造技術。
大量試驗證明，電解在線修整磨削法( Elect rolytic In-Process Dressing ，EL ID) 的生產效率明顯高于傳統研磨工藝，該工序有望取代傳統拋光前的粗加工———銑磨和粗拋，的缺點是精度略低(相對于精密拋光) 。
使用小工具數控拋光加工340 mm ×340 mm ×60 mm的平面反射鏡，初始反射波前誤差為3. 5λ( P -V 值，λ = 0. 632 8μm) ，經過僅30 h 的拋光，反射波前誤差P - V 值收斂至0. 26λ ，均方根值為0. 035 λ ，如圖1 所示(圖中標尺列出的“+ 、- ”值應當用不同的色彩表示，黑白照無法區分，只是一個示意圖) 。從圖中明顯地看到通常所說的“碎帶”誤差，在強激光系統中，這種高頻誤差必須嚴格控制。因此這種工藝方法不能作為強激光系統光學元件的終加工。