摘要：钛宝石晶体是超强、超短脉冲激光振荡源广泛采用的工作物质,其口径大小和表面全频域波面误差决定了超短、超强激光系统的输出能量和光束质量,然而由于大口径钛宝石晶体光学均匀性差及硬度高的特点,其实现高精度透射波前和超光滑表面加工很具挑战性。针对这一问题,设计了线偏振干涉光源检测方法,解决了钛宝石晶体双折射导致的透射波前检测干涉条纹无法解析的问题;基于对钛宝石晶体材料光学均匀性的检测分析,发展了基于单轴机的透射波前快速抛光收敛工艺;通过正交实验和灰关联分析法,利用小磨头抛光工艺实现了钛宝石晶体高精度透射波前低频误差和超光滑表面高频误差的加工;为改善中频误差,发展了基于硅溶胶抛光液的小磨头中频误差光顺工艺。实验结果表明:多手段组合的加工工艺可以实现大口径钛宝石晶体全频域透射波前误差的有效控制,针对直径为120 mm的钛宝石样件,透射波前峰谷值可达0.283λ(λ=632.8 nm),中频功率谱密度无明显的特定频段调制误差,高频表面粗糙度R_q约为0.262 nm,可达到超光滑量级。

摘要：根据激光陀螺的使用要求,针对传统槽片在结构和材质上给加工和陀螺性能所带来的不利因素,设计一种集微晶玻璃和熔石英玻璃的优点于一体的新型槽片结构。其基体采用与陀螺腔体材料相同的底膨胀系数的微晶玻璃,反射片采用抛光表面特性很好的熔石英玻璃,通过光胶接合组成一个完整的新型槽片。并针对新的槽片结构提出了与之相应的陀螺腔体贴片面加工方案,使其既能配合新结构的槽片又不增加腔体的制造难度。同时还提出和实现了在加工中采取球面部件与槽片基体分开加工的方式,使得新结构槽片不仅解决了长期困扰陀螺制造行业的因石英槽片易漏氦而引起的陀螺存储寿命相对较短的问题,同时还降低了球面基片超光滑表面加工难度和加工成本。

摘要：目的研发一种高效、高质量氧化锆陶瓷超光滑表面加工技术。方法采用大抛光模磁流变抛光方式加工氧化锆陶瓷,利用自主研发的磁流变平面抛光装置,配制含有金刚石磨粒的磁流变抛光液,通过设计单因素实验,研究抛光时间、工作间隙、工件转速和抛光槽转速等主要工艺参数对氧化锆陶瓷平面磁流变加工性能的影响,并对材料去除率和表面粗糙度进行分析。结果在工作间隙为1.4 mm、工件转速为100 r/min、抛光槽转速为25 r/min的工艺条件下,表面粗糙度在达到饱和之前随时间的增加而降低。抛光30 min达到饱和,表面粗糙度Ra达到0.7 nm。继续延长抛光时间,表面粗糙度不再改善。氧化锆陶瓷的材料去除率随着工件转速和抛光槽转速的增加而增大,随着工作间隙的增大而减小。当工件转速为300 r/min时,材料去除率可以达到1.03 mg/min;抛光槽转速为25 r/min时,材料去除率可以达到0.80 mg/min;工作间隙为1.0 mm时,材料去除率最高可达0.77 mg/min。结论采用大抛光模磁流变抛光方法可以提高氧化锆陶瓷的材料去除率,同时获得纳米级表面粗糙度,实现氧化锆陶瓷的高效超光滑表面加工。

摘要：为了高效加工优质的超光滑表面,提出了一种超光滑表面加工的新方法:纳米颗粒胶体动压空化射流抛光(HCJP).此法利用纳米颗粒与工件表面之间的界面化学反应实现工件表面的原子级去除,并且利用空化射流中的水力空化现象强化加工过程中的机械与化学作用以提高加工效率.设计了HCJP原型装置,并在此基础上对HCJP技术进行了初步实验.结果表明,较低的系统压力有利于得到优质的表面,使用该方法能在K9玻璃上得到粗糙度值在1 nm左右的超光滑表面,证明此技术可以广泛应用于超光滑表面的加工.

摘要：零件表面形貌是工件在不同加工过程中形成的结果。通过对表面疵病宏观与微观形貌研究,以实现对加工过程中产生疵病源头准确定位与控制。依据超光滑表面疵病特点,提出了有针对性的疵病两步测量法,设计了激光辅助显微镜检测设备检测疵病的形状、位置及方向等宏观特征;再采用白光干涉仪和原子力显微镜对这一疵病进行了深入的微观形貌检测,实现了对最大深度0.1μm疵病的检测。两步测量法可以有效地控制并检测超光滑表面的疵病。

摘要：将所设计的纳米颗粒胶体射流加工系统与计算机控制技术结合,实现了计算机控制纳米颗粒胶体射流加工,可将其应用于小曲率半径非球面和自由曲面元件的超光滑表面加工。本试验对一非球曲面高纯石英玻璃元件进行纳米颗粒胶体射流超光滑表面加工,用表面轮廓仪测量了纳米颗粒胶体射流加工前后该高纯石英玻璃元件的表面轮廓曲线。实验结果表明:计算机控制纳米颗粒胶体射流加工,实现了可控的微/纳米材料去除,该非球曲面元件轴向最大去除量为900 nm。原子力显微镜检测结果表明:该元件轮廓截面曲线上的表面粗糙度由Ra2.860 nm降低到Ra0.460 nm。采用纳米颗粒胶体射流技术对小曲率曲面及自由曲面进行超光滑表面加工,是一种确定性超光滑表面的加工方法。

摘要：为了解决纳米薄膜生长所需的原子级超光滑表面制备问题,基于液动压悬浮抛光新方法开展液动压悬浮抛光机床的设计研究。利用铝基盘作上抛光盘,高磷合金铸铁盘作下抛光盘,抛光工件贴于上抛光盘上,上下抛光盘保持一定的间隙并浸没在抛光液中,结合高精度的滚珠花键轴和导轨即可实现新型的非接触式抛光—液动压悬浮抛光。

摘要：双面抛光已成为硅晶片的主要后续加工方法,但由于需要严格的加工条件,很难获得理想的超光滑表面。设计了硅片双面抛光加工工艺新路线,并在新研制的双面抛光机上对硅晶片进行抛光加工,实验研究了不同加工参数对桂晶片表面粗糙度和材料去除率的影响。采用扫描探针显微镜和激光数字波面干涉仪分别对加工后的硅晶片进行测量,实验结果表明:在优化实验条件下硅晶片可以获得表面粗糙度0.533nm的超光滑表面。

摘要：为了得到超光滑表面且无表层损伤的光学元件,引入一种新型的超光滑表面加工技术——等离子体抛光.在新设计的等离子加工实验平台上进行了等离子体加工工艺实验,对氧气流量,放电功率大小,磁场大小几个参数对基片表面粗糙度的影响进行了实验研究,且优化了工艺参数.结果表明增加氧气流量,合理控制功率和磁场强度都会使等离子体抛光基片表面粗糙度减小.当氧气流量为50 sccm,功率为80 W,磁场强度为17 mT时,粗糙度达到最小值0.9 nm.

摘要：介绍了一种新型的超光滑表面加工技术-等离子体抛光.设计和安装了一套等离子体加工试验平台.加工试验平台由真空系统、等离子体源、射频电源系统、气路系统组成.试验平台具有独立变量:气体流量、真空度、射频电源发射功率和反射功率和加工时间.对于石英玻璃材料的实验结果表明等离子体抛光是一种可行的有潜力的抛光技术.