KDP晶体在惯性约束核聚变光学系统中具有十分重要的作用, 针对如何制造出满足应用要求的KDP晶体元件仍然是一个难点的问题。进行了采用飞切加工技术对KDP晶体平面元件的加工工艺研究。介绍了飞切加工的技术原理, 以及影响表面粗糙度的因素; 通过相应的工艺实验, 对KDP晶体加工检测过程中可能影响表面粗糙度的各个因素进行了研究。实验结果表明: 金刚石刀具参数、加工参数、以及加工后表面清洁方式都会影响表面粗糙度, 但是金刚石刀具参数对表面粗糙度的影响最大。采用前角为-45°、圆弧半径为5.0mm的金刚石刀具, 以及最优的加工参数, 可以获得表面粗糙度Sa优于1nm的超光滑表面。研究结果对飞切加工KDP晶体平面元件提供了有效的工艺方案, 具有广泛的工程应用价值。

在SiNx薄膜中引入微金字塔结构, 综合利用包含界面的薄膜光学微结构的折射、衍射与干涉现象, 实现透反射的调控.通过单点金刚石切削与纳米压印、等离子体各向异性刻蚀技术相结合, 将大面积、高效率、低成本的微结构制备方法推广至光学薄膜中, 实现了多种尺寸的金字塔薄膜微结构的制备, 结构单元尺寸可以在1.5~10 μm之间进行调控.光谱特性检测结果表明, SiNx薄膜微金字塔结构阵列在近红外至长波红外波段, 表现出超宽波段的减反射特性;在0.8~2.5 μm的近红外波段, 反射率低于1.0%; 在3~5 μm的中红外波段, 反射率小于2.5%; 在10~12 μm长波红外波段, 平均反射率低于5%; 与传统的四分之一波长抗反射膜系相比, SiNx薄膜微金字塔结构阵列的减反射效果的实现, 无需膜系设计时的折射率匹配, 简化了膜系结构.研究发现SiNx薄膜微金字塔结构阵列的近红外透射诱导增强特性, 高度为2~4 μm的SiNx薄膜微金字塔结构阵列, 均在2.1μm波长处出现明显的透射诱导增强效应, 且高为4 μm, 底宽为8 μm的微金字塔结构阵列的透射增强作用最为明显, 透射率达到了96%以上.实验检测与仿真分析证明, 透射增强的位置和强度由微结构的形貌尺寸及其结构比例关系决定.

InSb红外焦平面探测器一直在中波波段占据重要地位。随着科技的发展, 迫切需要针对InSb单晶的精密加工方法。采用单点金刚石切削(Single Point Diamond Turning, SPDT)精密机床对InSb晶体进行减薄工艺开发。在机床加工工艺中, 可变参数有主轴转速、单次去除量和进给速度等。通过正交试验, 确定了单点金刚石切削InSb晶体的最佳工艺参数。对于切削后的InSb晶体, 结合双晶衍射测试, 其切削损伤低于3 m。InSb红外器件流片证实单点金刚石切削InSb晶体工艺能满足用户的使用要求, 获得较好的结果。

综述了国内外铝合金反射镜的发展现状, 最新应用和技术参数。首先从铝合金反射镜的设计、加工、安装结构和应用 4个方面展开论述, 然后总结了铝合金反射镜的共同特点和共性技术。最后对铝合金反射镜的应用前景提出了展望。

金属反射镜是空间和军用红外光学系统中关键元件之一,分析了适用于空间光学系统反射镜的主要材料,指出了铝合金作为反射镜材料的优点与缺陷,介绍了用 SPDT加工铝合金反射镜的方法,以及反射镜的镀膜和检测技术,并完成了口径为 235 mm的铝合金非球面反射镜的加工,用 Zygo干涉仪进行面形检测,其面形精度达到 RMS 0.13.(.＝632.8 .m),镀膜后用红外傅里叶光谱仪检测,在红外中波波段(3.7～4.8 .m)反射率大于 99%.

采用单点金刚石切削的方法加工了KDP晶体，利用回归分析的方法建立了表面粗糙度预测模型，达到了在加工前设计、预测和控制表面粗糙度的目的。利用预测模型分析了进给量、切削速度、背吃刀量对表面粗糙度的影响。通过优化设计获得了KDP晶体在该条件下的最佳切削参数，得到的表面粗糙度的最佳估计值为6.3389nm。利用最佳的切削工艺参数，加工出了表面粗糙度值为6.895nm的超光滑表面。

研究了非球面镜面模具直轴超精密磨削技术,给出了非球面镜面模具超精密加工机理、算法原理、软硬件结构、系统实现、工艺分析及实例应用,开发了小型超精密非球面镜面加工系统SGTCAM1.0.研究结果表明,系统原理正确,加工出的非球面光学零部件形状误差在100 nm以下,表面粗糙度在5 nm以下,达到纳米级加工精度.开发的系统使用方便,成本低.

采用单点金刚石切削技术,完成了对ICF实验用铝靶的切削加工,重点研究了切削用量对加工表面质量的影响.实验结果表明:采用较小的进给速度,较大的主轴转速能够获得较低的表面粗糙度,切削深度对表面质量影响较小.通过Form Talysurf 表面轮廓仪测量,结果表明表面粗糙度小于50 nm.

介绍了用SPDT法制造的反射镜的精度、反射率和抗激光性能。讨论了有关反射镜的使用寿命问题。