高博 1,2,3,4王佳 1,2,3,*范斌 1,2,3张帅 1,2,3,4
1 光场调控科学技术全国重点实验室,成都 610209
2 2. 中国科学院先进光学研制中心,成都 610209
3 3.中国科学院光电技术研究所,成都 610209
4 中国科学院大学,北京 100049
为实现光学元件磁流变高精度加工,基于脉冲迭代原理,提出基于粒子群算法的驻留时间优化方法。该方法在脉冲迭代法的基础上引入粒子群算法对整体面型残差进行优化,通过对整体驻留时间的判定,从而实现每个驻留时间点的最优选择,达到高精度面形加工。通过对Φ156 mm光学表面仿真加工,均方根(RMS)值和峰谷(PV)值从初始的169.164和1 161.69 nm收敛到23.492 5和807.215 6 nm。仿真结果表明,该算法能在保证面形收敛精度的同时快速获得稳定可靠的驻留时间分布,能有效降低中频误差,其算法性能优于常用的脉冲迭代法。该算法为磁流变抛光光学元件过程中的驻留时间计算提供了一种解决方案。
光学加工 磁流变抛光 驻留时间 中频误差 optical manufacturing magnetorheological finishing dwell time mid-spatial error
红外与激光工程
2023, 52(7): 20220888
随着红外技术的不断发展,空间大口径红外光学元件的需求日益增长,其各项制造指标也逐渐接近可见光级光学元件的制造要求,由此对新型空间红外光学元件的加工和检测技术均提出了更高的挑战。针对大口径的高陡度超薄硅基红外透镜,提出了以超声铣磨-机器人研抛-离子束精抛为工艺链路的加工方案,改善了传统红外工艺路线存在的低效率、表面高频误差等问题。针对凸非球面轮廓检测中支撑引起的测试误差,在粗抛和精抛阶段分别采用了柔性缓冲支撑与三点强迫位移支撑方法,有效解决了大口径高陡度超薄透镜测试中的支撑变形问题。经过理论仿真与实验验证,证明该测试方法具有较好的一致性。通过改进的轮廓检测方法,实现了轮廓测试中支撑误差的准确分离,有效提升了加工的极限精度。最终大口径红外透镜凸非球面加工精度达RMS λ/50 (λ=632.8 nm),满足设计指标要求。
光学加工 空间红外透镜 轮廓检测 支撑误差 optical manufacturing space infrared lens contour test supporting error 红外与激光工程
2022, 51(9): 20220427
红外与激光工程
2022, 51(9): 20220531
1 东北大学机械工程与自动化学院,辽宁 沈阳 110819
2 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室,辽宁 沈阳 110016
3 中国科学院机器人与智能制造创新研究院,辽宁 沈阳 110016
基于飞秒激光单脉冲多光子聚合原理加工出了高纵宽比的微柱阵列,将其与毛细力自组装相结合,有效实现了单细胞阵列的原位限域捕获;通过优化激光加工参数,实现了锥状微柱阵列的高效率加工,并研究了不同激光功率下微柱直径随高度的变化规律;通过优化微柱阵列参数,实现了基于毛细力自组装原理的三维图案化微结构阵列的高通量制备。在此基础上,本团队进行了二氧化硅微球、乳腺癌细胞(MCF-7)单细胞阵列的原位限域捕获实验验证。荧光成像及扫描电子显微镜的表征结果显示,所提方法可以简单、高效地实现单细胞阵列的高通量原位捕获。本研究提供了一种简便、高效的单细胞阵列原位捕获方法,有望应用于生物医学领域单细胞尺寸的相关研究上。
激光技术 医用光学 光学制造 多光子聚合 毛细力 自组装 单细胞 原位捕获 中国激光
2022, 49(24): 2407104
中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
用于惯性约束聚变的高功率固体激光装置需使用上万件大口径光学元件,激光装置极端的设计性能对光学元件提出了全空间频段(空间频率范围为μm-1级至 m-1级)精度指标和高抗激光损伤的制造要求,形成确定性、高性能的强激光光学元件制造能力是制造激光装置的基础。总结了近年来大口径高功率激光光学元件超精密制造技术及装备方面的研究进展,重点介绍了超精密磨削成形技术、保形快速抛光技术、确定性抛光技术、晶体超精密切削技术及低缺陷制造技术,并分析了高功率激光光学元件制造的未来发展趋势。
测量 先进光学制造 高功率激光 超精密制造 光学学报
2022, 42(17): 1712004
1 中国科学院光电技术研究所先进光学研制中心,四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所,四川 成都 610209
3 中国科学院大学,北京 100049
在光学系统中使用非球面可以有效校正像差,改善像质,进而简化系统结构;并且增大系统口径可以从根本上提高系统的分辨本领,因此在基础科学研究、天文学宇宙探测以及**安全等领域都对大口径非球面镜有着迫切需求。大口径非球面的制造在现代光学制造工程中扮演着重要的角色。本文以大口径非球面镜的先进制造为主题,对大口径非球面镜的光学加工技术,特别是研磨抛光技术及其过程中所采用的面形检测方法进行了综述,特别总结了新一代先进光学制造的技术特征,展望了未来大口径非球面镜的制造策略。
大口径非球面 光学加工 光学测试 large-aperture aspheric mirror optical manufacturing optical testing
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100049
深紫外、极紫外光刻、先进光源等现代光学工程牵引驱动超精密光学技术持续发展, 超精密光学制造要求与之精度相匹配的超高精度检测技术。作为核心技术指标之一的面形精度通常要求达到纳米、深亚纳米甚至几十皮米量级, 超高精度面形干涉检测技术挑战技术极限, 具有重要研究意义和应用价值。本文分析了面形干涉检测技术发展趋势, 主要介绍了中国科学院光电技术研究所近年来在超高精度面形干涉检测技术相关研究进展。
先进光学制造 超精密光学 光学测量 面形检测 干涉检测 绝对检测 advanced optical manufacturing ultra-precision optics optical measurement surface metrology inter-ferometry absolute measurement
复旦大学上海超精密光学制造工程技术研究中心,上海 200438
复杂光学曲面的在位测量是当前精密工程领域面临的重要难题。偏折术对光学曲面的测量精度可与干涉仪相比, 而且拥有更高的测量效率、稳定性及动态范围, 因此具有广阔的应用前景。但是偏折测量本质上是一个标定问题, 其测量精度直接取决于几何标定的可靠性。本文结合单点金刚石切削机床设计了原位偏折测量系统, 采用机床中自带的气浮转台安装辅助反射镜, 在两个姿态下进行光线追迹, 通过数值优化计算各元件之间的相对位置, 将标定精度提高一个数量级。根据反向投影偏差的统计规律, 可有效分离工件的面形偏差与位姿误差。该方法有效利用了工件的名义面形信息, 将传统的位置 -面形单向映射转变为双向映射, 显著提高了在位测量的灵活性与效率。对于复杂的自由曲面, 采用子孔径拼接测量方法, 对待测的局部区域发展了精准定位技术, 有效保证了迭代重构过程的正确收敛。采用离轴抛物镜等光学曲面进行实验验证, 所提出的偏折测量方法的精度优于 150 nm RMS。
光学制造 在位测量 偏折术 几何标定 光线追迹 optical manufacturing in-situ measurement deflectometry geometrical calibration ray tracing