[發明專利]小口徑大曲率超光滑表面光學元件的加工裝置及使用方法

在審

• 申請號: 202211714565.7
• 申請日: 2022-12-29
• 公開（公告）號: CN115958492A
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 崔杰;吳攀;黃靜
• 申請（專利權）人: 西安超納精密光學有限公司
• 主分類號: B24B13/02
• 分類號: B24B13/02;B24B13/01
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明涉及小口徑大曲率超光滑表面光學元件的加工裝置及使用方法。小口徑大曲率超光滑表面光學元件的加工裝置包括球面底座，球面底座上設置若干球面工裝，球面工裝上設置限位環，限位環上懸置球面加工模，球面加工模與球面底座的曲率相同，且圓心在同一垂直軸線上，球面底座曲面的曲率與球面工裝曲面的曲率相同。本發明的目的是解決小口徑大曲率超光滑表面光學元件加工難度大、生產效率低的問題，提高加工合格率與加工效率，滿足市場需求。

技術領域

本發明屬于光學冷加工領域，具體涉及小口徑大曲率超光滑表面光學元件的加工裝置及使用方法。

背景技術

超穩腔是一種頻率超級穩定的激光腔體，應用領域較為廣泛，在激光測距、激光雷達、原子鐘、高精度光譜、微波發生器、激光雷達、光纖傳感、光纖時間傳輸、精密激光波長協調等方面均具有廣泛應用。

制造超穩腔的核心技術之一為小口徑大曲率超光滑表面光學元件的加工，只有該光學元件加工后表面粗糙度Ra優于0.1nm、曲率精度達到±50mm、球心精度優于0.1mm，才能制造出精度超高的超穩腔，因此該光學零件的加工難度極大。傳統加工方法的合格率及加工效率極低，生產成本及產量無法滿足市場需求。

發明內容

本發明的目的是解決小口徑大曲率超光滑表面光學元件加工難度大、生產效率低無法滿足市場需求的問題，提供小口徑大曲率超光滑表面光學元件的加工裝置及使用方法，提高加工合格率與加工效率，滿足市場需求。

小口徑大曲率超光滑表面光學元件的加工裝置，包括球面底座，球面底座上設置若干球面工裝，球面工裝上設置限位環，限位環上懸置球面加工模，球面底座曲面的曲率與球面工裝曲面的曲率相同。

限位環的外圈直徑與球面工裝的直徑的差值＜0.01mm，限位環與球面工裝的同心度＜0.04。

限位環的內壁上設有四處凹槽。

零件在限位環中，零件的非加工面和球面工裝平面接觸，球面工裝與零件接觸面的面形精度N＜0.5、表面面型精度誤差△N＜0.2，接觸面干涉條紋的數量小于四條。

當零件的被加工面為凸面且曲率要求為R時，球面工裝曲面的曲率為R-H，H為零件厚度與球面工裝厚度的和，球面底座為凸球面，球面工裝為凹球面；當零件的被加工面為凹面且曲率要求為R時，球面工裝曲面的曲率為R+H，球面底座為凹球面，球面工裝為凸球面。

球面工裝曲面與球面底座曲面的連接采用光膠工藝。

球面加工模包括研磨盤和拋光盤。

小口徑大曲率超光滑表面光學元件的加工裝置的使用方法，包括以下步驟：

調整限位環與球面工裝的位置，形成限位環與球面工裝的組合體；

重復上述步驟，制備若干個由限位環和球面工裝組成的組合體；

將零件的非加工面用擦拭干凈，并向下放入限位環中，調整零件與球面工裝的接觸面的干涉條紋的數量小于四條，形成零件盤；

將若干球面工裝曲面與球面底座曲面擦拭干凈，再將若干球面工裝曲面與球面底座曲面連接，組成加工盤，進行成盤加工；

采用球面加工模和研磨液對零件加工面進行研磨；

采用球面加工模和拋光液對零件加工面進行拋光；

將零件與限位環和球面工裝的組合體脫離。

制限位環與球面工裝的組合體的具體方法如下：

將輔助環和平板的接觸面擦拭干凈，輔助環的平面從平板平面邊緣推至中心，調整并觀測接觸面干涉條紋的數量小于四條，平板表面面形精度N＜0.5，表面面形精度誤差△N＜0.2；