增材制造金属反射镜的发展综述

随着光学测量与遥感领域的不断发展,折反式光学系统对重量、体积和环境适应性等需求不断提高。基于增材制造技术的金属反射镜以其便于实现优化设计、快速制造和加工工艺性好等优点,逐渐获得国内外学者的关注与研究。与传统金属反射镜相比,增材制造金属反射镜可以提高反射镜的结构刚度,同时可实现更高程度的轻量化。增材制造反射镜可以满足光学系统对环境适应性和快速性的需求。本文首先讨论了金属反射镜的评价指标;其次,综述了国内外在基于增材制造技术制备金属反射镜领域的发展现状和技术参数,从增材制造金属反射镜的基体设计与制备和基体的后处理2个方面展开论述;然后,通过分析,总结了增材制造金属反射镜的技术路线和关键技术;最后,对增材制造反射镜的应用前景提出了展望。     

大口径方形离轴非球面的非球面度计算与应用研究

采用不同的数值计算方法求解了大口径(340mm×340mm)方形离轴非球面的最接近球面曲率半径和非球面度,得出了各种不同的磨削量及其对应的分布结构。对不同的最接近球面及非球面度所适用的加工工艺和检测方法进行了分析和评价。这对离轴非球面的加工和检测具有一定的指导意义。     

激光指示器光轴调校技术

利用反射式光学系统对激光指示器的光轴进行了调校。提出了激光指示器及观瞄装置的光轴校正方案,并建立了调校装置。该装置由离轴抛物面反射镜、十字靶标、背景光源、图像采集装置及其它附件组成。对调校装置的测量精度进行了标定和计算。结果表明,该装置的测量精度可达到0.05mrad。利用该装置对激光指示器的光轴进行了调校,并给出了系统示意图和测试效果。     

基于微光机电系统的微光学自适应微镜的研究

提出了一种利用热应力改变镜面曲率的可调焦微光学自适应微镜。与传统自适应微镜相比,采用该原理制作的微镜具有驱动电压低和驱动力较大的优点,而且制作简单。以硅为基底进行了表面热氧化、光刻显影、HF酸刻蚀、KOH湿法刻蚀,溅射铝膜等微加工工艺的研究,获得硅铝双金属可调焦微反射镜4×4阵列,单元尺寸3 mm×3 mm,单晶硅基底厚60μm,硅表面溅射的铝膜厚150 nm。该微镜的镜面填充率为100%,可变形镜面占总镜面面积的79%。利用激光波面干涉仪对可调焦微反射镜的动态性能进行了测试。实验表明,该微镜可产生单向连续变形,最大变形量15.8μm,非线性滞后27%,工作电压0~2.5V,可调焦范围∞~0.036 m。     

K9和石英玻璃基片上Au膜真空紫外反射特性研究

采用离子束溅射法,分别在经过不同前期清洗方法处理过的K9及石英玻璃光学基片上,选择不同的镀膜参量,镀制了多种厚度的Au膜。对镀制的Au膜在真空紫外波段较宽波长范围内的反射率进行了连续测量。测试结果表明:辅助离子源的使用方式、Au膜厚度对反射镜的反射率有重大影响。基片材料、镀前基片表面清洗工艺等对反射率也有一定影响。采用镀前离子轰击,可显著提高Au膜反射率及膜与基底的粘合力;获得最高反射率时的最佳膜厚与基片材料、镀膜工艺密切相关。对经过离子清洗的石英基片,膜厚在30 nm左右反射率最高;比较而言,石英基片可获得更高的反射率;辅助离子源的使用还显著影响获得最高反射率时对应的最佳膜厚值,且对K9基片的影响更显著。     

高功率激光反射镜的几个关键技术

 分析了制作高功率连续激光反射镜材料的热性能、缺陷及其加工工艺, 提出了制作高功率激光反射镜应考虑的几个关键问题: 反射镜材料的综合热性能比值S, 材料的微观结构、缺陷的大小和晶向的选择, 以及加工工艺的设计。并介绍了实验结果。     

头盔式单目微光夜视仪中光学系统的设计

为提高头盔式单目微光夜视仪中光学系统的成像质量，并满足夜视仪结构紧凑、质量小的指标要求，提出在微光夜视仪光学系统设计中引入高次项非球面透镜的设计方法。针对具体的头盔式微光夜视仪，根据微光物镜、目镜系统技术参数计算理论，确定该微光夜视仪光学系统的技术参数，应用光学设计软件ZEMX上机调试，并在光学系统设计中引入高次非球面透镜，使物镜系统镜片数由原来的9片减少为6片，目镜系统由原来的9片减少为7片，简化了结构，并提高了成像质量。设计结果表明：在头盔式微光夜视系统中采用非球面透镜可以提高系统成像质量，简化系统结构。     

光学非球面凹面零件仿形加工方法的修正

从圆锥体靠模仿形法加工非球面光学零件的基本原理出发,指出加工凸非球面时无原理误差,但加工凹非球面时,只能用圆弧包络法加工。用实心圆锥体靠模时,必然存在误差。解决方法是减小工具的曲率半径,或增加一维数控进行补偿,或使用空心圆锥体仿形。实际应用中前两种方法只能减小误差,不能消除。而采用凹模仿形时,则不存在原理误差。     

半导体远红外反射镜中反射率和相位研究

以GaAs材料为例，研究了半导体远红外反射镜中的反射率和相位.通过拟合不同掺杂浓度下样品的远红外反射谱，得到了自由载流子的弛豫时间随掺杂浓度变化的经验公式，并把该规律应用到数值计算中.详细讨论了反射镜的结构和材料参数对反射率R和相位φ的影响.根据腔体内吸收率最高的判据得到了最优的反射镜的参数，并计算了这种优化后的反射镜的波长选择特性.最后，通过远红外反射光谱的测量，从实验上验证了这种反射镜的实际效果. 所得结论为半导体远红外器件中的反射镜设计提供了参考. 关键词： 远红外反射镜 反射率 相位