高精度楔形棱镜加工中的检测技术北大核心CSCD

棱镜广泛应用于各种光学系统中。实际应用中,仅有部分具有特定角度的棱镜能够达到较高的形位精度,主要受到这类光学元件加工过程中检测能力的限制。对一个非特殊夹角的楔形棱镜,提出粗加工和精加工过程的加工工艺和检测方法。该楔形棱镜最终达到的精度为:有效口径内面形误差PV值优于0.2λ(1λ=632.8nm),楔角误差和塔差优于5″。结果表明加工工艺和检测方法,可以实现楔形棱镜的高精度制造,对于其他夹角的此类光学元件制造也能提供有效指导。     

扫描镜的研制工艺与检测

用于卫星探测等仪器中的扫描镜，形状一般为三面或四面镜，技术要求很高，因此，加工工具和方法也需要相应的改进。粗加工时主要控制面与面的角度和对称尺寸；精抛时即要注意面形，又要控制面与面的角度与塔差。加工过程中检查面形主要用平面干涉仪，检查面间夹角和塔差使用两个光轴互相垂直的平面仪，加工结果，四反射面扫描镜最佳面间夹角误差优于１″，塔差和平行度以及面形均达到技术要求。     

利用坐标变换分析塔差对编码器测角精度测试的影响

为了实现编码器测角精度的高精度测量,介绍了应用多面棱体和自准直仪组合测量编码器测角精度的原理和方法,建立了多面棱体坐标系和自准直仪测量坐标系,利用坐标变换的方法推导了塔差对测角精度测试结果影响的精确模型。结果表明,编码器转轴的倾斜角度和倾斜方向会影响编码器测角精度的测量结果。测量误差随编码器的倾斜角度的增大而增大,且近似成平方关系。测量误差随随编码器的倾斜方向改变,倾斜方向角为0°或180°时,测量误差最小;倾斜方向角为90°或270°时,测量误差最大。当倾斜角度为5′时,引入的测量误差为0.11″~0.48″,这对于Ⅰ~Ⅲ级编码器的测试是不能忽略的。根据被测编码器的精度等级将塔差控制在恰当的范围内,给出了不同精度等级编码器测试时塔差的控制要求。     

小五角棱镜的成批加工

我厂生产的J2级经纬仪上的小五角棱镜(图1),由于尺寸小,精度要求较高,加工起来很困难。原来我们采用玻璃的角度靠模,用胶合胶的方法加工,角度和尖塔差始终达不到要求。我们改进了工艺方法后,采用组合的光胶靠模来加工,结果角度和尖塔差都达到了图纸要求,精度一般在30″左右。     

飞秒激光制备耐高温蓝宝石内部几何相位波带片(特邀)

针对晶体材料几何相位元件加工难、精度低、效果差等问题,提出了利用飞秒激光诱导纳米条纹技术来实现材料内部几何相位衍射元件的制备.飞秒激光近阈值加工方式有效的提升了加工精度,其精度为340 nm.通过实时调控扫描激光的偏振可以精准控制诱导纳米条纹的方向,进而改变晶体双折射效应的慢轴方向.基于该方法实现了蓝宝石内部几何相位波...     

PM500粗磨机的改造

许多从事粗磨加工的工人都比较熟悉PM500粗磨机。多年来,它在光学零件的粗磨加工中发挥了一定的作用。但是,该机床设计时只考虑到粗砂加工,因此精度不高,零件加工后的平行差较大(约0.3毫米左右),不得不进行手修。并且机床的机械部位稳定性差,经常停工维修。为了能在PM500粗磨机上直接加工出达到粗磨完工要求的零     

高精度(Δ90°≤0.5″)长方体的制造技术

高精度(Δ90°≤0.5″)长方体的制造技术主要包括了加工方法和检测方法两个方面,即长方体的前期加工阶段采用立方体(方砖)形式加工,以保证一个直角的精度;后期是采用分离器单块精抛的加工方式,以保证其平行差。加工过程中用Φ150激光平面干涉仪检测和控制面形及平行度,用LY Φ80棱镜干涉仪检测和控制直角精度。这种制造技术可以将长方体的直角精度做到Δ90°≤0 5″。     

弹性薄片零件精密加工技术

生产中遇到许多易变形弹性薄片零件，如常见的垫圈、摩擦片、特别的碟性弹簧，薄板、飞片等，它们刚性差、散热困难、装夹时易引起装夹变形，加工时会出现翘曲，严重影响零件的加工精度。对这类零件的精密加工技术进行研究，对减少工件的热处理变形及装夹变形，减少变形工作对零件最终形成精度的影响，从而保证弹性薄片类零件的加工精度具有至关重要的意义。提高零件精加工前的精度以及减少零件装夹变形和减小切削力是提高零件加工精度的重要措施。对于力学性能要求较高的工件，一般都需要进行热处理，以提高工件的综合力学性能。     

锚泊状态下船载测控系统对塔相位标校研究

航天器海上测量船是搭载着船载测控系统的海上平台,主要完成对目标的海上测控任务。测量船在新建之时或大修之后均要对搭载的测控系统进行标校,主要是进行海上合作目标校飞。海上校飞过程中锚泊状态下天线对塔相位标校必不可少,对此进行研究有助于提高锚泊状态下对塔相位标校过程的认识,提升船载测控系统的标校精度。研究过程首先分析了我国测量船所采用的差模双通道单脉冲雷达的跟踪原理和天线对塔校相原理,然后再结合锚泊状态下大型海上测量船的运动规律,建立了船体运动对锚泊状态下对塔校相精度影响的数学模型,最后在远场条件下对数学模型进行了的仿真,分析了测量船锚泊时不同运动模式对相位标校的影响,并进一步给出了锚泊状态下船载测控天线对塔校相的建议。     

五角棱镜补偿法加工工艺研究

由于五角棱镜两B棱的投影夹角对第二光学平行差影响倍率较大且加工过程中无法测量该夹角,从而导致棱镜加工合格率较低。通过分析侧面垂直度误差及Δ45°对五角棱镜光学平行差的影响,提出一种新的五角棱镜加工工艺方法:利用最后一个加工面对前3个已加工面存在的角度误差进行一次性补偿,从而降低了对各加工面的加工误差要求。实践证明:该方法能够有效地提高五角棱镜加工的合格率和生产效率,减小加工难度,并能显著降低对加工和检测设备的精度要求。     

基于双波前传感器自适应光学技术的太阳光栅光谱仪

为了研究不同太阳大气高度的热力学特性,具有良好成像质量的成像型光栅光谱仪是实现这个目标的重要仪器。然而作为地基式太阳望远镜重要的终端仪器之一,光栅光谱仪的光谱成像性能不可避免的会受到动态波前像差和系统静态像差的影响。动态波前像差常通过在太阳望远镜系统中集成自适应光学系统进行补偿。针对光学系统中的由装调和光学元件加工等引起的静态波前像差,提出了一种基于自适应光学技术校正光栅光谱仪中静态波前像差的方法,并进行了数值模拟仿真和实验验证。实验结果表明,校正后系统的残余波前像差RMS≈0.025λ,此时波前像差对光谱分辨率和能量利用率的影响可忽略,提高了光栅光谱仪的光谱成像质量,证明了所提出的方法的有效性。此外它具有降低光学系统装调精度和光学元件加工精度要求的优点。     

单层膜Kirkpatrick-Baez显微镜的分辨率模型

 分析了几何像差、衍射效应和光学加工精度等因素对不同工作能点的单层膜Kirkpatrick-Baez显微镜成像质量的影响,构建了该显微镜的均方根空间分辨率模型,用Ir单层膜KB显微镜获得了8 keV能量的X射线成像结果,其中心视场的分辨率约为2 mm,±50 mm视场的分辨率优于5 mm。实验结果与分辨率模型的对比表明,中心视场的分辨率受球差、衍射效应和反射镜加工精度的综合影响,边缘视场的分辨率主要由系统的几何像差决定。     

用于折反式红外光学系统的辅助装调镜设计

针对大口径折反射红外光学系统设计过程中正主、次镜的像差为单独校正,无法实现高精度调试的问题,提出设计一套可见光波段辅助装调镜的方法,辅助镜用于补偿主次镜之间的像差,完成高精度装调。辅助透镜研制过程中,严格控制加工精度,减少对系统精度的影响。采用ZYGO干涉仪对系统进行了调试,波像差实际值为0.3,设计值0.14。最后,更换中继透镜组,光学系统成像质量达到红外搜索跟踪系统的要求。     

RC光学系统的精密装调（英文）

针对焦距为560mm、通光口径为150mm、系统同轴度优于0.008mm的RC光学系统,提出了一种实现其高同轴度的精密装调方法.该系统的承力筒材料为碳/碳,适用于平面加工,对于圆周加工的精度较低,因此采用传统的光学定心加工无法保证其精度要求,而采用光轴替代工装以及立式装调的方法可保证系统较高的同轴度.通过干涉自准检验的方法对系统元件进行进一步精密调整,最终系统的波像差均方根达到0.05λ.     

用“棱镜体”加工高精度棱镜

随着光学技术的发展,越来越需要广泛地采用高精度棱镜,这就给棱镜加工工艺提出了更高的要求。而现在,许多工厂对高精度棱镜的90°角大都采用“长方体”加工,但“长方体”不能解决棱镜任意角和同时解决两种光学平行差的精度要求。“棱镜体”就是将“长方体”加工棱镜90°角的原理推广到加工任意角棱镜的一种光学工具。     

深孔内球面加工

工件如图1所示，材料为1Crl8Ni9Ti，焊接结构件。加工的主要难点是工件内孔深且为盲孔，内孔底部为球面，几何精度要求高，薄壁，刚性差，容易引起变形。     

直角棱镜成盘精磨改角度工艺的应用和发展

本文叙述了直角棱镜成盘精磨改角度工艺的原理。详细地介绍了该工艺的操作全过程,总结出了影响工艺成败的几个操作要点,列举并分析了两种不同材料的角度垫条的加工方法。通过我厂试验和生产使用,提出了成盘精磨改角度不仅适用于可同时成盘修改同种角差或棱差的棱镜,而且也可同时成盘修改几种不同角差或棱差的棱镜的方法。充分肯定了中等精度的直角棱镜成盘精磨改角度工艺是一种投资少,见效快的加工方法,值得应用和推广。     

脉冲单纵模激光器中标准具精度与选模性能

根据脉冲单纵模激光器中的关键器件F-P标准具的选模原理,定量分析了不同参数F-P标准具的加工厚度精度、角度放置精度以及腔长变化对激光器纵模选择性能产生的影响,得到了对不同参数标准具的光学厚度偏差进行补偿所需的角度偏移量,研究了入射角度对标准具中心波长偏移的影响。这些结果对于脉冲单纵模激光器的机械结构设计、器件加工允差与装配调节精度的设计具有重要意义。在线型腔F-P标准具选模激光器中,得到了最大单脉冲能量8.41 J,脉冲宽度32 ns,近衍射极限的单纵模激光脉冲输出。     

超高强高韧钢异型深盲孔制造技术

随着材料科学技术的不断进步，新型高强度、高韧性的难加工材料不断出现。图1所示零件，材料为超高强高韧钢，孔深与孔径之比约为10：1，内孔为小锥度锥面，孔末端为异型回转曲面，外圆柱面和内孔有较高的同轴度要求。零件深孔加工中刀具细而长，刚性差，工件尺寸精度、表面质量不易保证。     

大口径光学元件磁流变加工驻留时间求解算法

为了解决大口径光学元件磁流变高精度加工问题,基于矩阵运算模型,提出了SBB(Subspace Barzilai and Borwein)最小非负二乘与自适应Tikhonov正则化相结合的驻留时间快速求解方法。同时,在一次收敛中采用双去除函数优化螺旋线轨迹下光学元件的加工,保证中心区域与全口径面形精度一致。仿真表明该算法与常用Lawson-Hanson最小非负二乘法相比,计算精度一致且求解效率大幅提高。对Φ600mm以彗差为主的光学表面模拟加工,峰谷(PV)值和均方根(RMS)值从初始的2.712λ与0.461λ中心区域全局一致收敛到0.306λ和0.0199λ(λ=632.8nm)。因此,提出的算法能够在有效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,为磁流变抛光应用于大口径光学元件提供有力支持。