Alors que la demande de qualité d'imagerie continue d'augmenter sur le marché, les lentilles asphériques optiques de haute précision sont de plus en plus utilisées dans les instruments optiques, la communication laser spatiale, l'aérospatiale et d'autres domaines. Par rapport aux lentilles sphériques traditionnelles, les lentilles asphériques sont conçues avec des rayons de courbure variables, permettant aux points focaux des rayons paraxiaux et marginaux de coïncider. Cela réduit les aberrations optiques telles que l'aberration du front d'onde, le coma et la distorsion, corrigeant efficacement les erreurs d'image sphérique. De plus, les lentilles asphériques éliminent le besoin de lentilles supplémentaires pour obtenir une qualité d'imagerie élevée, facilitant le développement de systèmes optiques plus compacts et plus légers.
Le surfaçage optique contrôlé par ordinateur (CCOS) est une technique de traitement avancée qui combine l'expérience de polissage traditionnelle avec la technologie de commande numérique moderne. Au fur et à mesure que la technologie s'est raffinée, elle a progressivement remplacé les méthodes de polissage traditionnelles pour devenir la technologie traditionnelle pourLentilles asphériquesTraitement en Chine. Pendant le traitement réel, les données de morphologie de surface de la pièce cible peuvent être pré-entrées dans le système de contrôle. Basé sur l'environnement de polissage spécifique, facteurs clés tels que le temps de séjour, la vitesse, le chemin de polissage et la pression de polissage de la tête d'outil, ainsi que des conditions secondaires telles que la valeur du pH et la concentration de la boue de polissage, l'angle d'orientation de l'outil et la température, sont contrôlées. Grâce à une détection et un traitement répétés, l'erreur entre la précision de la surface optique et la précision de la surface cible est continuellement réduite, atteignant finalement la précision de surface souhaitée.
Par rapport aux techniques de polissage classiques, le CCOS est une méthode de traitement déterministe qui peut simuler le processus de polissage de toute la surface optique aussi précisément que possible, obtenant ainsi une précision de traitement relativement élevée. Cependant, en raison de la petite taille de la tête d'outil, le CCOS est également confronté au problème de la faible efficacité de traitement lors du polissage de lentilles asphériques de grand diamètre. De plus, à mesure que le tampon de polissage s'use avec le temps, la fonction de retrait ne peut pas rester stable de manière cohérente, ce qui peut également avoir un impact sur la précision dans une certaine mesure.
Pour améliorer l'efficacité de traitement des petites têtes d'outils dans la fabrication d'éléments optiques asphériques, des têtes d'outil plus grandes sont souvent utilisées pour atteindre des taux d'enlèvement de matière plus élevés, avec des tours de polissage servant généralement de têtes d'outils de grande taille. Cependant, en raison de la mauvaise conformité des tours de polissage plus grands avec les éléments optiques asphériques, il devient difficile d'obtenir un traitement de haute précision. Pour résoudre ce problème, les scientifiques se sont concentrés sur l'optimisation de la tête de l'outil (tour de polissage) et ont développé une technologie de polissage des genoux sous contrainte.
La technologie de polissage des genoux sous contrainte implique la déformation active des genoux de polissage pour polir la pièce. Plus précisément, pendant le processus de meulage et de polissage dynamique, qui comprend la translation radiale et la rotation du tour de contrainte, un ordinateur contrôle le tour de contrainte en temps réel. Cette commande induit une déformation dynamique de la surface du recouvrement pour correspondre à la forme de surface théorique de l'asphérique en cours de traitement. Cela garantit que pendant le traitement des genoux actifs, les genoux de polissage sont conformes à la surface asphérique, ce qui permet un enlèvement de matière plus stable et une plus grande précision.
Par rapport à la technologie CCOS, la technologie de polissage des genoux sous contrainte offre une efficacité de traitement plus élevée et peut préférentiellement éliminer les points élevés de surface, corrigeant efficacement les erreurs locales de moyenne à haute fréquence. Il en résulte une surface de miroir naturellement lisse sur une large gamme de fréquences spatiales, ce qui la rend particulièrement adaptée au traitement de l'optique asphérique de grand diamètre. Il est devenu l'une des principales technologies pour traiter efficacement et avec précision les miroirs primaires de 2 mètres, 4 mètres et même 8 mètres. Cependant, la nécessité d'ajuster les actionneurs pour modifier les moments de flexion et les couples pour s'assurer que le tour de contrainte reste en contact avec la surface de la pièce rend le processus de contrôle plus complexe.
Le polissage de l'airbag utilise toujours la théorie de base de la correction de forme du CCOS, mais utilise un poliTête d'outil de protection qui se compose d'un coussin gonflable flexible avec une certaine pression et une couche de tampon de polissage en polyuréthane adhère à sa surface. Pendant le polissage, la pression d'air interne de l'airbag peut être ajustée en temps réel en fonction de la taille et de la forme de l'élément optique poli. Cela garantit que la tête de l'outil de polissage est presque complètement conforme à la surface de la pièce, garantissant que la fonction d'élimination dans la zone de polissage locale de l'élément optique est cohérente. Cela améliore efficacement la rugosité de surface et contrôle la précision de la surface de post-traitement.
De plus, l'ensemble du processus de polissage des airbags est contrôlé par un système CNC. Le polissage est effectué de manière «précession» (similaire au mouvement d'un gyroscope) le long d'un trajet défini avec une vitesse et une pression contrôlées. Les paramètres sont flexibles et contrôlables, assurant la stabilité de l'enlèvement de matière pendant le processus de polissage.
Actuellement, dans le traitement des lentilles d'objectif de lithographie, la technologie de polissage des airbags est devenue la technique de prétraitement courante avant le polissage par faisceau ionique. Cependant, en raison de la petite taille des points de polissage et du faible taux d'élimination des matériaux pour le polissage des airbags, le temps de traitement requis pour les surfaces asphériques de grand diamètre (mètre et plus) est très long. De plus, il est enclin à générer des erreurs de fréquence moyenne à haute.
Le polissage magnétorhéologique (MRP) est une technologie de traitement avancée qui intègre des théories de l'électromagnétisme, de la chimie analytique et de la dynamique des fluides. Sa «tête d'outil de polissage» est un fluide magnétorhéologique qui subit des changements rhéologiques dans un champ magnétique à gradient, formant un «moule de polissage flexible» aux propriétés viscoplastiques. La forme et la dureté de ce moule peuvent être contrôlées en temps réel par le champ magnétique.
Lors du polissage, la «tête d'outil» formée par le fluide magnétorhéologique génère des forces de cisaillement dans la zone de contact. En ajustant l'angle de rotation et la vitesse de la pièce, un enlèvement uniforme du matériau peut être réalisé sur toute la surface, ce qui donne une finition lisse. Cette technologie permet un contrôle précis du processus de polissage, ce qui le rend approprié pour réaliser des surfaces de haute qualité sur des composants optiques complexes.
Par rapport aux méthodes de traitement traditionnelles, le polissage magnétorhéologique (MRP) offre plusieurs avantages. En ajustant la force du champ magnétique, la forme et la dureté du fluide magnétorhéologique solidifié peuvent être modifiées, permettant un retrait précis et quantitatif des matériaux des éléments optiques avec une efficacité de polissage élevée. De plus, la surface de l'élément optique en cours de traitement ne se déforme pas avec des changements de contrainte, empêchant la formation de couches endommagées souterraines et garantissant une qualité de surface élevée.
De plus, comme la tête de polissage formée par le fluide magnétorhéologique ne subit pas d'usure, la fonction de retrait reste constamment continue. Cependant, MRP ne convient que pour les surfaces convexes avec n'importe quel rayon de courbure. Pour les surfaces concaves, le rayon de courbure doit être plus grand que le rayon de la roue de polissage.
Actuellement, la société américaine QED a développé des équipements MRP capables de traiter des diamètres allant de 2 mètres à 4 mètres. Cet équipement est déjà utilisé pour le traitement de haute précision des miroirs asphériques astronomiques de grand diamètre.
Le polissage par faisceau ionique (IBP) permet un polissage sans contrainte et sans contact au niveau atomique. Le principe consiste à utiliser une source d'ions pour émettre un faisceau d'ions avec une énergie spécifique et une distribution spatiale pour bombarder la surface des lentilles optiques dans un environnement sous vide. Lorsque les atomes de la surface optique reçoivent suffisamment d'énergie, ils surmontent les forces de liaison de surface et subissent une pulvérisation physique, réalisant ainsi un polissage au niveau atomique.
Cette technique permet un enlèvement de matériau extrêmement précis, ce qui la rend idéale pour les applications nécessitant des surfaces ultra-lisses et très précises. La nature sans contact du polissage par faisceau d'ions élimine le risque d'introduction mécaniqueContraintes ou déformations, assurant l'intégrité de la surface optique.
En raison de sa haute précision de polissage, de l'absence d'endommagement souterrain et de sa grande stabilité, le polissage par faisceau ionique (IBP) est très apprécié dans le domaine du traitement optique. Il ne souffre pas d'effets de bord ou de problèmes de dommages à la surface et au sous-sol. Outre le polissage magnétorhéologique (MRP), l'IBP est considérée comme l'une des technologies les plus innovantes en traitement optique au cours des trente dernières années.
Cependant, en tant que technique de polissage au niveau atomique, l'IBP a un taux d'élimination des matériaux relativement faible. Il est particulièrement adapté pour répondre aux exigences finales de surface de haute précision des miroirs asphériques de grand diamètre. Actuellement, l'utilisation du polissage par faisceau ionique pour fabriquer des surfaces asphériques pour les lentilles d'objectif de lithographie peut atteindre une précision de surface avec une valeur RMS (Root Mean Square) allant jusqu'à 1 nm. Ce niveau de précision est essentiel pour les applications optiques avancées, garantissant la plus haute qualité et les meilleures performances des composants optiques.
English
日本語
한국어
français
Deutsch
italiano
русский
português
Türkçe
العربية
беларускі
