基于Marangoni效應(yīng)的數(shù)控化學拋光工藝研究.pdf

1、目前，代表國際研究熱點的先進光學制造技術(shù)主要有：小工具數(shù)控拋光技術(shù)、磁流變拋光技術(shù)和離子束加工技術(shù)等。這些制造技術(shù)批量化生產(chǎn)成本較高，并且也有各自的工藝缺陷，如小工具拋光技術(shù)在加工過程中由于存在局部的機械應(yīng)力，無法加工超薄元件，且容易形成無法去除的亞表面缺陷；磁流變拋光技術(shù)容易在被加工元件的表面留下金屬碎屑，在強激光條件下不可以應(yīng)用；離子束拋光需要配備大型的真空罩，設(shè)備成本很高等。 本論文設(shè)計的數(shù)控化學拋光工藝借鑒小工具數(shù)控拋光

2、基本工藝思想，利用Marangoni界面梯度效應(yīng)對刻蝕過程進行控制。這種“數(shù)控化學拋光”采用液體腐蝕的方法，能夠有效避免工件受到機械應(yīng)力影響，消除工件的亞表面缺陷，對于在高光功率密度條件下工作的元件及超薄元件的加工具有重要意義，同時，工藝簡單，設(shè)備成本相對很低。 本論文首先介紹了當前主流的光學表面精密加工技術(shù)，對它們的優(yōu)點和缺陷進行了闡述。根據(jù)數(shù)控化學拋光技術(shù)的工藝原理，建立了數(shù)控化學拋光中的表面張力模型和拋光理論模型。論文對光

3、學元件的亞表面缺陷進行了深入的研究，從成因分析到縱向變化規(guī)律，從微觀形貌到定量分析，通過一系列的刻蝕實驗和激光損傷閾值實驗揭示了亞表面缺陷層的結(jié)構(gòu)，并以此為基礎(chǔ)，設(shè)計了亞表面缺陷的去除方案。 論文設(shè)計不同的實驗，驗證了Marangoni界面梯度效應(yīng)在不同刻蝕路徑下的存在和有效性。論文在完成定域刻蝕的基礎(chǔ)上，通過實驗數(shù)據(jù)擬合了化學拋光去除函數(shù)曲線，并以該去除函數(shù)為依據(jù)，對大口徑光學元件通過設(shè)計合理的刻蝕路徑，消除亞表面缺陷，完成了