Miroirs asphériques de carbure de silicium de haute précision

Il n'y a pas longtemps, par l'Institut de machines optiques de Changchun entrepris par le principal projet national de développement d'équipements de recherche scientifique «Système de fabrication intégré de miroir asphérique en carbure de silicium de haute précision à l'échelle de 4 mètres» grâce à l'acceptation du projet. Il s'agit du plus grand miroir unique en carbure de silicium à ouverture déclarée publiquement au monde. La réalisation des résultats marque également la capacité de fabrication de systèmes optiques de la Chine parmi les niveaux avancés internationaux, car les équipements optoélectroniques de gros calibre de la Chine tout au long de la mise à niveau ont jeté une base solide.

Le diamètre de 4 mètres, pesant 1.6 tonnes de «grand miroir» est comme un énorme disque en forme d'anneau-s'il est monté sur le télescope, améliorera considérablement sa résolution.

«Les systèmes optiques modernes de gros calibre sont utilisés dans les structures réfléchissantes, dans lesquelles l'ouverture du miroir principal détermine directement le pouvoir de résolution du système, plus le calibre est grand, plus la résolution et la précision du télescope optique sont élevées». Des experts en acceptation du projet de réflecteur en carbure de silicium de 4 mètres, a déclaré l'académicien de l'Académie chinoise d'ingénierie Jiang Huilin.

Il n'est pas facile de construire un grand réflecteur d'ouverture. «La limite supérieure de l'ouverture du réflecteur dépend des capacités de fabrication et de traitement. En même temps, afin d'assurer la résolution et la qualité d'imagerie du télescope, le réflecteur doit avoir une très grande précision de surface. Institut des machines optiques de Changchun, directeur adjoint de l'introduction de Zhang Xuejun, l'observation de la longueur d'onde visible, par exemple, les exigences de précision de surface d'au moins 1/30 au-dessus de la longueur d'onde, Qui ressemble à un réflecteur de 4 mètres agrandi à la taille d'une ville, nivelant le terrain, et nécessite le coin sud-est et le coin nord-ouest de la différence de hauteur entre plus ou moins quelques millimètres, le nivellement du terrain devrait être inférieur à 1 millimètre. Cela reflète le matériau vierge de miroir et la technologie de traitement optique ont mis en avant des exigences extrêmement strictes.

Pour les flans de miroir réflecteur, la rigidité spécifique et la stabilité thermique du matériau doivent être aussi grandes que possible, de sorte qu'avec l'augmentation de l'ouverture, la rigidité du matériau peut encore assurer la stabilité de la forme du visage, moins affectée par l'environnement thermique, Et est propice à la réduction du poids du système.

Les matériaux vierges de miroir couramment utilisés à l'échelle internationale sont le verre de quartz, le verre microcristallin, le carbure de silicium, le béryllium métal, etc. Le carbure de silicium avec son excellente rigidité spécifique et sa stabilité thermique est devenu les matériaux alternatifs de miroir préférés.

Bien que le carbure de silicium ait d'excellentes performances, une conductivité thermique rapide, la déformation thermique est faible, mais comparée à d'autres matières premières telles que le verre microcristallin, sa difficulté de fabrication est également plus grande-le carbure de silicium lui-même appartient à la céramique, une fois que le calibre augmente, le frittage est sujet à des fissures ou même cassé, Une fois pensé pour être incapable de franchir la limite du calibre de 1.5 mètres.

«La technologie de fabrication de miroir à blanc de grand calibre et de traitement de miroir a été maîtrisée par quelques pays occidentaux, la Chine n'a jamais eu la capacité de fabriquer indépendamment des rétroviseurs de gros calibre de classe de 4 mètres. Zhang Xuejun franchement. Afin de briser le monopole, à la fin des années 1990, l'Institut des machines optiques de Changchun a mis en place la recherche sur les matériaux céramiques en carbure de silicium de qualité optique. L'équipe a passé plus de 10 ans, a connu des centaines d'exploration expérimentale et de vérification de processus, a franchi l'ébauche de miroir en carbure de silicium de calibre 1 m, 2 m, enfin, en 2016, a développé avec succès un blanc de miroir en carbure de silicium de calibre 4 m.

Les flans de miroir ont, mais la dureté extrêmement élevée du carbure de silicium apporte également de nouveaux défis à la méthode de traitement. De plus, le carbure de silicium présente des défauts mineurs sur la surface après un polissage optique rugueux, qui peuvent affecter les propriétés optiques telles que la réflectivité, et donc les propriétés de surface doivent être améliorées par des processus ultérieurs.

L'équipe du projet a utilisé une forme de surface optique contrôlée par ordinateurTechnologie ing, grâce à l'utilisation du polissage du «disque de contrainte», du polissage magnétorhéologique et d'autres combinaisons de technologie de traitement, améliorant considérablement la précision de fabrication et l'efficacité de la surface asphérique; tout en utilisant la détection de profilomètre du bras pendulaire, l'interférométrie de compensation optique zéro et d'autres techniques de détection avancées, pour obtenir la détection in-situ de miroirs de 4 mètres. Enfin, après un polissage fin du revêtement miroir, la réflectivité a atteint plus de 95%, avec des conditions d'application d'ingénierie, pour obtenir un miroir asphérique de 4 mètres de grand diamètre de traitement optique de haute précision.

"Seulement 4 mètres maîtrisé processus de fabrication de miroir, et n'est pas considéré comme une maîtrise indépendante de la technologie de base." zhang Xuejun a déclaré que la technologie de traitement est tout aussi importante, il existe un ensemble complet d'équipements de fabrication nécessaires pour compléter la recherche et le développement de fabrication de miroirs de 4 mètres. Autour du processus de développement du miroir, le projet a réalisé trois sous-systèmes, plus de 10 ensembles de développement d'équipements de traitement et de test, tous à partir de droits de propriété intellectuelle indépendants.

À l'heure actuelle, par l'Institut de Changchun de recherche optique et de développement de miroirs d'ouverture de 2 mètres de grandeur ont été appliqués en ingénierie pratique; 2022, dans les installations optiques multifonctionnelles de la station spatiale chinoise, utilisera les grands miroirs d'ouverture auto-développés de la Chine; dans un proche avenir, Les miroirs de magnitude de 4 mètres seront appliqués à une nouvelle génération de systèmes d'observation optoélectroniques en Chine.

Désormais, la capacité de fabrication du système optique de la Chine parmi le niveau avancé international.

Changchun Bena est un fournisseur de qualité certifié par Changchun Institute of Optical Machinery.