1.2m微晶主镜的新型支撑

针对1.2m微晶主镜,提出了基于6套柔性切向杆机构的侧向支撑与基于18点半柔性Whiffletree机构的轴向支撑相结合的新型主镜支撑方案,用于保证该主镜在较大温差范围以及不同俯仰角度下始终保持良好的面形精度及较高的系统刚度。分析了该机构的工作原理,实验测试了主镜的面形精度及支撑系统的模态。机构分析表明该支撑方式可有效保证主镜定位精度和面形精度,并具有热解耦能力;有限元分析确认系统具有良好的支撑性能;面形精度检测得出主镜光轴垂直面形精度RMS达15.25nm,光轴水平面形精度RMS为20.75nm,模态测试则获得主镜支撑系统的一阶固有频率为60.3Hz。实测结果验证了该新型主镜支撑系统具有良好的面形保持能力及支撑刚度,分析结果与实测结果符合度较好,主镜光轴垂直和水平状态面形精度RMS的相对误差分别为14.0%和17.8%,一阶固有频率相对误差为10.8%。得到的结果验证了有限元建模及分析的可信性,支撑系统设计方案的合理性及相关理论推导的正确性。

基于HHT的微晶玻璃超光滑表面抛光

针对激光陀螺反射镜常用材料微晶玻璃的加工技术,介绍了一种较为成熟的超光滑表面加工方法—定偏心浸液式抛光。分析了微晶玻璃的性能和微观结构,得出实现其超光滑表面加工所必须的技术条件。系统论述了提出的超光滑表面抛光方法的基本原理及其抛光工艺过程。通过多次工艺实验,稳定地获得了埃量级的超光滑表面。最后,采用Hil-bert-Huang变换(HHT)非线性平稳信号的时域分析法,通过超光滑表面粗糙度分布曲线到Hilbert谱的一系列数学变换,得出主要抛光工艺参数与表面粗糙度之间的影响关系,对实际加工工艺过程与抛光结果进行有效反馈和指导。基于HHT的超光滑表面抛光方法可以稳定地获得Ra优于0.35 nm的微晶玻璃超光滑表面,目前最好结果为Ra=0.3 nm。

国外空间反射镜材料及应用分析

空间反射镜材料的选取与反射镜镜坯加工工艺直接影响光学遥感卫星的成像能力。提高空间相机分辨率的直接途径是增大光学系统的口径,因此大口径空间反射镜的材料技术和镜坯加工技术受到了高度关注。在未来相当长的时间内,相关技术都是研究热点。文章重点研究了常用空间反射镜材料的特性,这些材料包括美国康宁公司的超低膨胀玻璃、德国肖特集团的微晶玻璃、碳化硅和碳化硅复合材料,并对熔接法、浇铸法、烧结法等常用的大口径反射镜镜坯加工方法进行了研究,调研了各类材料的实际在轨应用情况。最后根据上述材料的热膨胀系数和反射镜结构强度等特征,分析总结了这些材料的适用范围。

新型高性能微晶玻璃折叠腔线偏振He-Ne激光器

介绍了一种新型微晶玻璃折叠腔线偏振He-Ne激光器的基本结构与制作工艺。该激光器的腔体材料采用一块外形尺寸为159 mm×80 mm×45 mm的极低膨胀系数微晶玻璃,采用W形折叠光路形式,总腔长为636 mm,增益长度为454 mm。新型激光器在结构设计上结合了全内腔与半外腔He-Ne激光器的双重优点,所有反射镜均采用石英镜片光胶连接,电极与布儒斯特窗片采用无应力超高真空铟封形式,激光器工作于低电压、小电流、低功耗的工作模式,谐振腔稳定性好。实验测试了工作电流与输出功率之间的关系,测试结果表明,该激光器的高阶模最大输出功率为14.9 mW,TEM00模最大输出功率为9.65 mW。

指向可变平面反射镜支撑方法研究

为了适应大口径、大视场的离轴光学系统结构的特殊性,要求装调过程中平面反射镜口径足够大且必须有大角度俯仰偏转的工作状态。介绍了直径为760mm的指向可变平面反射镜微晶玻璃材料的选取,探讨了反射镜的几种支撑方式,针对两种不同的柔性支撑方式通过CAD/CAE工程分析软件来对比,确定了一种有效的支撑方式,即采用中心定位和18点背部支撑的复合式支撑结构,有效地克服了重力和温度对镜面变形的影响。

高次非球面微晶玻璃元件的抛光工艺研究

基于德国OptoTech ASM100CNC铣磨机和OptoTech ASP200CNC-B抛光机组成的非球面数控加工中心,研究了口径Ф110mm高次非球面微晶玻璃透镜的铣磨、抛光工艺以及相关工艺参数,同时采用英国TAYLOR HOBSON轮廓仪,在抛光中对其面形误差进行多次反馈补偿,使微晶玻璃零件表面的面形精度逐步收敛,最终获得高次非球面微晶玻璃元件表面面形Rt(PV值)为0.62μm;表面粗糙度为0.01μm;表面光洁度为三级。

碳纤维-微晶复合材料反射镜光学加工实验

采用环抛方法对有预埋件和无预埋件的两块碳纤维-微晶复合材料反射镜进行光学加工,之后进行了稳定性实验研究,采用Zygo干涉仪实测了碳纤维-微晶复合材料反射镜面形。稳定实验后,有预埋件反射镜面形P-V值为3.013λ,RMS值为0.669λ;无预埋件反射镜面形P-V值为2.313λ,RMS值为0.276λ(λ=632.8 nm)。实验结果证明,有预埋件的碳纤维-微晶复合材料反射镜结构优于无预埋件结构,为碳纤维-微晶复合材料反射镜的工程化提供参考。

堇青石材料在光刻机领域的应用进展

堇青石基低热膨胀陶瓷材料由于具有高刚性、低密度、高化学稳定性、高热稳定性以及良好的红外辐射能力,是高端光刻机移动平台的首选材料。除此之外,堇青石材料在汽车尾气催化、高温液体过滤器、红外辐射材料及窑炉支撑用窑具等领域亦有广泛应用。本文综述了堇青石材料在光刻机平台材料的应用进展,分析了国内外差距,并给出了今后的发展建议。

1m口径微晶玻璃主镜的单芯轴支撑方法研究

传统经纬仪主镜支撑主要利用侧支撑和底支撑共同支撑的方法,该种方法支撑结构复杂,装调过程繁琐时间周期较长,为了克服传统方法的缺陷,提出了全新的利用单芯轴支撑的方法。对单芯轴支撑方法的主镜结构,轻量化方式,支撑结构,面形精度(RMS)等进行分析,判断单芯轴支撑方法的可行性。首先制定了指标要求并且详细分析了传统方法的缺点产生的具体原因,接着根据指标质量及工程中光学设备所用胶合剂参数计算主镜的极限值胶粘面积。然后通过改变主镜结构参数,分析选用参数(加强筋个数,加强筋厚度,镜面厚度)与面形精度之间的关系,分析各种情况下的主镜镜面变形原因得出变形云图并针对性的修改主镜结构参数直至满足指标要求得到满足单芯轴支撑结构的主镜形式。最后,得出最终主镜形式及支撑结构形式。最终获得轻量化率为26.0%,光轴竖直时镜面面形精度RMSV=6.24nm(λ/101,λ=632.8nm),光轴水平时为RMSH=11.25nm(λ/56)的主镜轻量化结构。主镜结构设计满足指标要求,单芯轴支撑方法可行。

掩模制造用量测设备工件台结构研究

高精密量测机台在量测过程中,温度波动和支撑地板震动均会影响量测精度。选用合适的量测设备、工件台材料以减弱温度波动的影响,选用装备减震功能的部件以提高量测工件台的平稳性,采用气悬浮移动工作平台减少摩擦力以提升量测精度。量测设备工件台结构和零部件组合的几何精度分析结果表明,高精密量测机台的水平/垂直直线性上移动小于2μm,气悬浮平台的悬浮间隙误差小于1μm。

微晶玻璃腔体一体化兰姆凹陷稳频He-Ne激光器(Ⅰ):结构与工艺

介绍了利用兰姆凹陷稳频He-Ne激光器的基本结构与腔长调节工作方式,从激光器结构方面对影响其预热时间、频率稳定度和频率重复性的主要因素进行了深入探讨。介绍改进设计的新型微晶玻璃腔体一体化兰姆凹陷稳频He-Ne激光器的基本结构、制作工艺与优势。该激光器腔体采用极低膨胀系数的微晶玻璃材料,反射镜采用石英镜片光胶连接,无应力超高真空铟封形式,谐振腔稳定性好。利用该激光器进行了实验,实验结果表明,该激光器工作中不需要预热,环境适应能力极强,在高低温与冲击振动条件下均能稳定工作,频率稳定度可以达到10-10量级。

PS/CeO_2核壳型复合磨粒的微晶玻璃抛光试验研究

为获得同时具有低表面粗糙度和高面形精度的微晶玻璃基片,利用PS(聚苯乙烯)微球和CeO2磨粒制备出核壳型复合磨粒,替代了单一CeO2磨粒进行抛光试验。通过全因子试验研究PS微球粒径和质量浓度对微晶玻璃基片的材料去除率(MRR)、表面粗糙度和面形精度的影响。试验表明:MRR随着PS微球质量浓度的增大而减小,随着PS微球粒径的增大而增大;PS微球粒径为20μm时,工件塌边显著减小;表面粗糙度随着PS微球浓度的增大而增大。