中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)成立于1964年5月,是我国建立最早、规模最大的激光科学技术专业研究所。发展至今,已形成以探索现代光学重大基础及应用基础前沿、发展大型激光工程技术并开拓激光与光电子高技术应用为重点的综合性研究所。研究...
中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)是我国建立最早、规模最大的激光专业研究所,成立于1964年,现已发展成为以探索现代光学重大基础及应用基础前沿研究、发展大型激光工程技术并开拓激光与光电子高技术应用为重点的综合性研究所。重...
上海光机所国际合作工作始终围绕上海光机所的主责主业,以服务重大任务和国家需求为牵引,强化目标导向,注重内外集成协同,加强重大国际合作任务的谋划。坚持“战略布局,需求牵引,技术引领,合作共赢”的原则,基于科技部授予的国家国际科技合作基地及本单位学科技术优势,围绕“一带一路”国家倡议,深化拓展与发达国家实质性合作,夯实海外机构建设,积极培育和发起国际大科学计划,加强国际组织任职推荐,组织相关国际会议等,汇聚各类国际人才,建立以“平台-人才-项目-组织”合作模式,融入全球创新合作网络,助力上海光机所成为国际一流科研机构。上海光机所国际合作一直得到所领导的高度重视,历届所长亲自主管国际合作。1972年,上海光机所接待诺贝尔奖的美籍华裔科学家杨振宁,标志着我所第一次对外开放。2007年,被科技部首批授予“科技部国际科技合作基地”。2016年,科技部首次对全国2006-2008年间认定的113家国际合作基地进行了评估,上海光机所获评“优秀”。2021年,科技部首次对全国719家国际合作基地进行了评估,上海光机所持续获评“ 优秀”。王岐山副主席到上海光机所视察时,对上海光机所近几年取得的系列科技成果,以及重大国际合作项目“中以高功...
作为我国建立最早、规模最大的激光科学技术专业研究所,和首批上海市科普教育基地之一,中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)在致力于科技创新的同时,十分重视科普工作。多年来,上海光机所借助科研院所强大的科普资源优势,围绕光学与激光科学技术,积极开展公众开放日、科普讲座、科技课堂、科普作品创...
超强激光科学卓越创新简报
(第八十三期)
2020年3月17日
上海光机所在数字化超精密子孔径抛光中频误差创成机制研究中取得新进展
近期,中国科学院上海光学精密机械研究所精密光学制造与检测中心研究团队在光学元件表面中频误差创成机制的研究中取得新进展。提出了分段路径卷积模型和光顺理论,成功定量预测加工导致的中频误差幅值和形貌分布。相关成果于3月13日发表在[Optics Express, 28, 8959-8973 (2020)]。
超精密加工技术是高功率激光、空间探测、对地侦查、纳米光刻等国家战略和国民经济高新技术领域的核心技术之一,是衡量一个国家高科技发展水平及潜力的重要标志。以计算机控制光学表面成形技术(CCOS)为代表的数字化子孔径光学加工制造技术极大提高了光学元件加工的效率,然而CCOS技术不可避免的会造成“碎带”误差——中频面形误差,光学元件表面的中频面形误差是现代光学工程进一步发展的阻力。对于高功率激光系统来说,中频误差会导致焦斑拖尾和近场调制,损坏光学元件。成像系统中,中频误差会引起小角度散射,降低光束质量和成像对比度。数字化子孔径抛光技中频误差表征与抑制一直是国际光学加工领域研究的痛点和热点问题,目前研究人员仍未掌握中频误差的创成规律,该类误差只能等待加工后测量获得,美国劳伦斯利佛摩尔国家实验室(LLNL)研究国家点火装置(NIF)的过程中提出了以功率谱特征曲线(PSD)表征中频误差,其主要思路是通过计算得出光学元件表面中频误差的PSD曲线,然后将其与特征PSD曲线比较,当光学元件表面中频误差的PSD曲线在特征曲线之上则为不合格,PSD曲线能够准确测出不合格的频段,但却无法定位不合格频段在元件表面的区域,从而不能确定性加工。
由于不能实现加工前的定量预测,严重阻碍了光学加工向智能化、确定化、高效化发展。针对该问题,研究人员提出了分段路径卷积模型和光顺理论,成功定量预测加工导致的中频误差幅值和形貌分布。分段路径卷积模型从数学上证明了路径类型、去除函数以及控制误差对中频误差的影响耦合机制,光顺理论实现了定量预测中频误差在任何类型的多层抛光工具加工下的演化过程。基于以上模型,研究人员定义了工具截止频率和螺线步距约束判据,实现了加工中路径步距及形貌、工具运动模式及材料选择、进给速率范围及机械跳动等参数的全方位智能化选择方案。判据的提出对于中频误差的控制至关重要。实验进一步证明了理论模型的有效性,抛光后测量得到的中频误差与仿真结果吻合良好。
该项研究成果极大提高了光学加工中频误差的抑制能力,使得绝大多数抛光工具产生的中频误差均可被定量预测。此外,参数约束判据的提出对于现有人工经验性参数选择模式有着颠覆性指导意义,为未来智能光学制造的发展奠定了理论和实验基础。
相关工作得到了国家重大专项、中科院科研仪器装备、国家自然科学基金天文联合基金重点项目、中科院青年创新促进会优秀会员等项目的支持。(精密光学制造与检测中心供稿)
图1 分段路径卷积模型分析路径、去除函数、控制误差与中频误差间耦合关系
图2 多层垫光顺理论示意
copyright
2000-
中国科学院上海光学精密机械研究所 沪ICP备05015387号-1
主办:中国科学院上海光学精密机械研究所 上海市嘉定区清河路390号(201800)
转载本站信息,请注明信息来源和链接。 沪公网安备 31011402010030号