導(dǎo)語(yǔ)：非球面光學(xué)元件，這是一個(gè)我們經(jīng)常會(huì)提到的詞匯。而對(duì)于非球面光學(xué)元件來(lái)說(shuō)，面型檢測(cè)技術(shù)是保障光學(xué)非球面加工精度的關(guān)鍵。

什么是非球面光學(xué)元件？

非球面光學(xué)元件，顧名思義即包含無(wú)法用球面方程描述的表面的光學(xué)元件。這類元件憑借其更多的設(shè)計(jì)自由度，不僅能夠更有效地校正各種像差，還可以同時(shí)滿足一些理論上相互制約的設(shè)計(jì)需求。

例如在成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，通過(guò)引入非球面元件，可以顯著增大系統(tǒng)的拉格朗日-赫姆霍茲不變量(Lagrange-Helmholtz Invariant)，從而使得設(shè)計(jì)結(jié)果能夠同時(shí)滿足大視場(chǎng)和高分辨的要求。

從另一個(gè)角度講，針對(duì)同樣的性能指標(biāo)，采用非球面元件的設(shè)計(jì)往往需要的元件數(shù)量更少，因此更容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的小型化，這對(duì)于在載荷尺寸、重量方面有嚴(yán)苛限制的空間光學(xué)系統(tǒng)具有重要的意義，例如對(duì)地遙感系統(tǒng)常用的離軸三反消像散(Three-Mirror Anastigmat, TMA)結(jié)構(gòu)，其所包含的“一主二次”3片反射鏡目前一般均采用非球面。

非球面光學(xué)元件的發(fā)展歷程

光學(xué)非球面的研究起步很早，最早的記載可以追溯到17世紀(jì)，然而受限于工藝水平，其真正走向?qū)嶋H應(yīng)用則要等到20世紀(jì)后半葉。

在民用領(lǐng)域，第一款采用非球面鏡片的商業(yè)級(jí)攝影鏡頭是德國(guó)Leica公司在1966年推出的MOKTILX50mmF112；而在軍用領(lǐng)域，采用非球面鏡片的美軍AN/PVS系列頭盔夜視鏡也是60年代之后才開(kāi)始列裝。

在興起伊始，非球面元件的成本仍然較高，其應(yīng)用也局限于軍用以及少數(shù)高端民品，直到20世紀(jì)90年代起光學(xué)玻璃的模壓加工以及光學(xué)塑料的注塑成型工藝被廣泛引入到非球面的生產(chǎn)中，光學(xué)非球面的價(jià)格才逐漸走向“白菜化”。

與此同時(shí)，基于計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)(Computer Numerical Control,CNC)的單點(diǎn)金剛石車削(Single Point Diamond Turning, SPDT)、磁流變拋光(Magnetorheological Finishing, MRF)以及離子束拋光(Ion Beam Figuring, IBF)等現(xiàn)代精密加工技術(shù)的提出，使得加工面型精度達(dá)到納米級(jí)的非球面成為了可能。

-單點(diǎn)金剛石車床-

-卓精藝磁流變拋光機(jī)床-

-離子束拋光機(jī)床-

面型檢測(cè)技術(shù)為什么這么重要？

面型檢測(cè)技術(shù)是保障非球面加工質(zhì)量的手段，也是保障非球面光學(xué)系統(tǒng)能否正常工作的關(guān)鍵。

例如，歐洲南方天文臺(tái)(ESO)的新技術(shù)望遠(yuǎn)鏡(New Technology Telescope, NTT)與美國(guó)航空航天局(NASA)的哈勃(Hubble)空間望遠(yuǎn)鏡等資金充裕、專家云集的大科學(xué)裝置，都曾因非球面鏡片加工過(guò)程中面型檢測(cè)的小失誤，最終系統(tǒng)成像質(zhì)量與設(shè)計(jì)目標(biāo)相去甚遠(yuǎn)，只能通過(guò)后續(xù)“打補(bǔ)丁”來(lái)實(shí)現(xiàn)裝置的正常工作，造成了巨大的損失。

隨著業(yè)界對(duì)于非球面加工精度要求的不斷提高以及極大口徑非球面或是不規(guī)則形狀自由曲面加工需求的出現(xiàn)，缺乏與之匹配的面型檢測(cè)技術(shù)愈發(fā)成為制約該領(lǐng)域進(jìn)一步發(fā)展的主要瓶頸，面型檢測(cè)技術(shù)是保障光學(xué)非球面加工精度的關(guān)鍵。

卓精藝磁流變拋光機(jī)，可實(shí)現(xiàn)超光滑、超精密拋光，加工精度：納米精度加工，RMS 1/100λ(λ=632.8nm)；表面粗糙度：優(yōu)于0.5nm RMS；可對(duì)石英、微晶、ULE、BK7、單晶硅、碳化硅、藍(lán)寶石、硫化鋅等材料，實(shí)現(xiàn)平面、球面、二次曲面、高次非球面、自由曲面加工。如果您對(duì)我們感興趣，歡迎來(lái)電咨詢！