基于频域滤波面形的毫米级束径离子束驻留时间补偿

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作者 卞萌 胡海翔 +2 位作者 唐瓦 季鹏 张学军 《光学精密工程》 北大核心 2025年第11期1739-1749,共11页

为提升细束径去除函数对空间波长接近其特征尺寸的面形误差的修正能力,开展了毫米级束径离子束加工收敛率分析及优化研究,提出基于多频段面形“贝壳纹”加工程度的修形能力分析方法,通过分析均方根密度的频域分布特性与各频段的收敛率... 为提升细束径去除函数对空间波长接近其特征尺寸的面形误差的修正能力,开展了毫米级束径离子束加工收敛率分析及优化研究,提出基于多频段面形“贝壳纹”加工程度的修形能力分析方法,通过分析均方根密度的频域分布特性与各频段的收敛率、不同周期面形幅值的加工结果,量化评估细束径去除函数的跨频段误差修正能力。在此基础上通过分析制定加工补偿策略,提出了一种基于频域滤波进行驻留时间补偿的收敛率优化提升方法,提高了可修正频段的收敛率,并通过仿真和实验进行验证。实验结果表明:以加工“贝壳纹”的方式可以实现去除函数多频段面形误差修正能力的高效分析,驻留时间补偿方法可有效提升细束径去除函数可修正频段内的单轮收敛率。针对2 mm半宽去除函数收敛能力发生转折的关键频段(0.186~0.385 mm^(-1)),实际平均收敛率从76.4%提升至91.7%。该方法有助于实现单束径去除函数加工时的全频段误差一致性收敛,适用于高精度光学元件加工。 展开更多

关键词 超精密加工 离子束修形 驻留时间 收敛率 细束径去除函数 修形能力

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光学镜面离子束加工的可达性 被引量：24

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作者 周林 戴一帆 +2 位作者 解旭辉 焦长君 李圣怡 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期160-166,共7页

提出了离子束加工可达性问题的理论描述和定义,分析了驻留函数解的存在条件,进而分析了采用不同直径的离子束去除不同频率面形误差时额外去除量的大小,最后进行了仿真验证。分析结果表明,对于高斯型的束函数,驻留函数解总是存在的。但... 提出了离子束加工可达性问题的理论描述和定义,分析了驻留函数解的存在条件,进而分析了采用不同直径的离子束去除不同频率面形误差时额外去除量的大小,最后进行了仿真验证。分析结果表明,对于高斯型的束函数,驻留函数解总是存在的。但是面形误差频率越高,驻留函数解越大,去除面形误差时去除的额外材料越多。额外的材料去除量随着离子束径和空间误差波长之比(d/λ)的增加而指数增加。当d/λ=0.5时,额外材料去除量为15%,还是可以接受的;当d/λ=1时,额外材料去除量迅速上升到73%,该值即很难被接受。理论分析和仿真结果表明,为了优化加工过程,d/λ应该<0.5。 展开更多

关键词 离子束加工 驻留时间 加工可迭性 光学镜面加工 计算机控制 光学表面成形

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离子束作用下的光学表面粗糙度演变研究 被引量：10

3

作者 廖文林 戴一帆 +1 位作者 周林 陈善勇 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1041-1045,共5页

为了获得超光滑光学表面,介绍了离子束作用下改善表面粗糙度的抛光方法,并通过相关的实验进行了验证。光学材料是典型的硬脆材料,在加工过程中的表面粗糙度要经历复杂的演变过程。离子束加工作为光学镜面加工中的最后一道工序,如果在修... 为了获得超光滑光学表面,介绍了离子束作用下改善表面粗糙度的抛光方法,并通过相关的实验进行了验证。光学材料是典型的硬脆材料,在加工过程中的表面粗糙度要经历复杂的演变过程。离子束加工作为光学镜面加工中的最后一道工序,如果在修正面形的同时,能够有效地改善表面粗糙度,那么离子束加工的性能就可以得到更好的延伸。分析了离子束作用下的粗糙度演变机理,在此基础上提出了倾斜入射抛光和牺牲层抛光技术2种改善表面粗糙度的方法,并使用原子力显微镜进行了测量。实验结果表明:以45°倾斜入射抛光熔石英样件,其粗糙度由初始的0.67 nm RMS减小到0.38 nm RMS;涂上牺牲层的材料表面粗糙度由0.81 nm RMS减小到0.28 nm RMS,倾斜入射抛光和牺牲层抛光技术能够有效地改善表面粗糙度。 展开更多

关键词 离子束抛光 光学表面粗糙度 倾斜入射抛光 牺牲层抛光技术

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基于离子束抛光的KDP晶体表面嵌入铁粉清洗研究 被引量：8

4

作者 袁征 戴一帆 +3 位作者 解旭辉 周林 关朝亮 冯殊瑞 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期582-586,597,共6页

磁流变抛光技术是实现KDP晶体超精密加工的新方法,但磁流变液中的铁粉容易嵌入质软的KDP晶体表面。本文提出了利用基于低能离子溅射原理的离子束抛光技术去除KDP表面嵌入的铁粉。利用红外拉曼光谱和白光干涉仪分别分析了低能离子束抛光... 磁流变抛光技术是实现KDP晶体超精密加工的新方法,但磁流变液中的铁粉容易嵌入质软的KDP晶体表面。本文提出了利用基于低能离子溅射原理的离子束抛光技术去除KDP表面嵌入的铁粉。利用红外拉曼光谱和白光干涉仪分别分析了低能离子束抛光前后KDP晶体表面物质结构变化和表面粗糙度的变化;结果显示,低能离子束溅射不改变KDP晶体表面的组成结构,并改善了KDP晶体表面质量,因此离子束抛光可用于KDP晶体的加工;利用飞行时间二次离子质谱分析技术分别对单点金刚石车削、磁流变抛光和低能离子束抛光后的KDP晶体表面进行元素分析,结果显示低能离子束抛光可有效去除磁流变抛光在KDP晶体表面嵌入的铁粉。 展开更多

关键词 KDP晶体 磁流变抛光 离子束抛光 铁粉去除

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离子束抛光热效应研究 被引量：6

5

作者 张云飞 吉方 +5 位作者 蓝河 朱建平 戴晓静 肖虹 王亚军 陈东生 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2013年第9期83-86,共4页

离子束加工时工件温升较高,由此会产生热应力和热变形,影响加工精度。基于实际抛光测试了离子束加工过程中工件表面温度场分布,利用ANSYS软件对工件热变形进行了仿真分析,采用均匀抛光的方法研究了热应力和热变形对工件面形精度的影响... 离子束加工时工件温升较高,由此会产生热应力和热变形,影响加工精度。基于实际抛光测试了离子束加工过程中工件表面温度场分布,利用ANSYS软件对工件热变形进行了仿真分析,采用均匀抛光的方法研究了热应力和热变形对工件面形精度的影响。研究结果显示:离子束抛光过程中工件的温度可能会升至200℃,工件总变形量最大可达30μm;工件装夹应力是热变形能否恢复的关键,当工件装夹应力较小时,热变形对加工精度影响很小。 展开更多

关键词 离子束抛光 热效应 热变形 装夹应力

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离子束修形技术 被引量：16

6

作者 戴一帆 周林 +2 位作者 解旭辉 廖文林 沈永祥 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期753-760,805,共9页

离子束修形技术具有精度高、确定性好等优点,应用越来越广泛。介绍了离子束修形技术的原理和特点,以及国外离子束修形技术的发展历程和现状,并介绍了国内离子束修形技术的发展现状。针对当前离子束修形技术的研究热点,如中高频误差控制... 离子束修形技术具有精度高、确定性好等优点,应用越来越广泛。介绍了离子束修形技术的原理和特点,以及国外离子束修形技术的发展历程和现状,并介绍了国内离子束修形技术的发展现状。针对当前离子束修形技术的研究热点,如中高频误差控制技术、驻留时间求解算法和加工工艺等方面,综述了国内外的研究现状。 展开更多

关键词 离子束修形 抛光 驻留时间 光学加工

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束流参数对光学镜面离子束加工去除函数的影响分析 被引量：5

7

作者 解旭辉 王登峰 +1 位作者 焦长君 周林 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期1945-1950,共6页

在离子束光学镜面修形加工中,束函数的形状和大小决定了加工的修形能力和加工效率。虽然束函数的形状和大小可以通过一组工艺参数进行调节,然而,这组工艺参数对束函数影响的理论计算较为复杂,而且理论计算值与实验值也吻合的通常存在差... 在离子束光学镜面修形加工中,束函数的形状和大小决定了加工的修形能力和加工效率。虽然束函数的形状和大小可以通过一组工艺参数进行调节,然而,这组工艺参数对束函数影响的理论计算较为复杂,而且理论计算值与实验值也吻合的通常存在差异。为了找出工艺参数对束函数的影响规律,本文通过实验研究了离子束的几个主要的工艺参数(屏栅电压、屏栅电流、加速栅电压、中和极功率、氩气流量)对束函数的影响规律,建立了光学镜面离子束加工基本工艺参数数据库,为光学镜面离子束修形加工的工艺参数选择提供了指导依据。 展开更多

关键词 镜面离子束加工 去除函数 束流参数

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大口径非球面系统的共基准加工与检验 被引量：9

8

作者 王孝坤 薛栋林 张学军 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期743-748,共6页

针对大口径离轴非球面系统加工与装调的难点,提出了非球面光学系统共基准加工与检测的方法,对该方法的基本原理和实现过程进行了分析和研究。当光学系统的主镜和第三镜面形的RMS值优于λ/10(λ=632.8nm)时,对主镜和第三镜进行共基准装... 针对大口径离轴非球面系统加工与装调的难点,提出了非球面光学系统共基准加工与检测的方法,对该方法的基本原理和实现过程进行了分析和研究。当光学系统的主镜和第三镜面形的RMS值优于λ/10(λ=632.8nm)时,对主镜和第三镜进行共基准装调和测试,并进行背板一体化装嵌,然后利用离子束对其进行一体化共基准加工。结合工程实例,对一大口径非球面系统口径为724mm×247mm的非球面主镜和口径为632mm×205mm的第三镜进行了共基准加工与检测,最终利用离子束共基准一体化精抛光得到主镜和第三镜面形的RMS值分别为0.019λ和0.017λ,满足光学成像。 展开更多

关键词 光学加工 光学检测 非球面 三镜消像散系统 共基准 离子束加工

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离子束作用下KDP晶体表面粗糙度研究 被引量：4

9

作者 舒谊 周林 +3 位作者 戴一帆 沈永祥 解旭辉 李圣怡 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期838-842,共5页

为了避免传统加工过程对KDP(Potassium dihydrogen phosphate)晶体表面产生损伤、嵌入杂质等降低晶体抗激光损伤阈值的不利因素,文章探索采用离子束抛光技术实现KDP晶体的加工。本文主要分析了离子束抛光作用下KDP晶体表面粗糙度的演变... 为了避免传统加工过程对KDP(Potassium dihydrogen phosphate)晶体表面产生损伤、嵌入杂质等降低晶体抗激光损伤阈值的不利因素,文章探索采用离子束抛光技术实现KDP晶体的加工。本文主要分析了离子束抛光作用下KDP晶体表面粗糙度的演变过程,采用垂直入射和倾斜45°入射两种方式研究KDP晶体表面粗糙度,利用倾斜45°入射的加工方式提高了KDP晶体的表面质量,其表面均方根粗糙度值由初始的3.07 nm减小到了1.95 nm,实验结果验证了离子束抛光加工KDP晶体的可行性。 展开更多

关键词 KDP晶体 离子束抛光 表面粗糙度

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三轴离子束抛光系统驻留时间算法 被引量：8

10

作者 李云 邢廷文 +2 位作者 许嘉俊 徐富超 倪磊 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期1300-1305,共6页

在光学离子束抛光工艺中,驻留时间求解是一个关键问题。多数驻留时间求解算法要求离子束在工件表面的材料去除速率在加工过程中保持不变。然而,离子束在工件表面的材料去除速率与离子束入射角度有关。为此,在加工曲面工件时,通常采用精... 在光学离子束抛光工艺中,驻留时间求解是一个关键问题。多数驻留时间求解算法要求离子束在工件表面的材料去除速率在加工过程中保持不变。然而,离子束在工件表面的材料去除速率与离子束入射角度有关。为此,在加工曲面工件时,通常采用精密五轴联动运动平台对离子源的运动及姿态进行实时控制,使得在加工曲面工件时离子束相对工件表面的入射角度始终保持不变,从而保证去除函数在整个离子束抛光过程中保持不变。提出了一种基于仿真加工的迭代驻留时间求解算法,在求解驻留时间的过程中考虑到入射角度带来的去除速率变化,从而使得在离子束抛光系统中只需采用三轴运动控制平台对离子源的运动进行控制,而不再需要对离子源的姿态进行实时控制。入射角度与去除速率曲线可以事先通过实验测得。与五轴运动平台相比,三轴平台更稳定、经济且易于控制。仿真结果表明,算法在三轴离子束抛光系统中具有较好的适用性。 展开更多

关键词 驻留时间 三轴系统 离子束抛光 光学加工

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离子束抛光加工矩形离轴非球面镜 被引量：10

11

作者 廖文林 戴一帆 +3 位作者 周林 王建敏 袁征 解旭辉 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期100-104,共5页

采用一种简单的方法使用线性三轴离子束系统实现了矩形离轴非球面镜的抛光加工。根据离子束材料去除机理,分析了去除函数的法向材料去除特性,并且以去除函数束径、峰值去除速率和体积去除速率为指标,评价了入射角的小扰动鲁棒性。利用... 采用一种简单的方法使用线性三轴离子束系统实现了矩形离轴非球面镜的抛光加工。根据离子束材料去除机理,分析了去除函数的法向材料去除特性,并且以去除函数束径、峰值去除速率和体积去除速率为指标,评价了入射角的小扰动鲁棒性。利用相关的分析和实验结果,对矩形离轴镜的抛光加工进行了合理的简化,并在自行研制的离子束抛光机床上进行了修形试验,经过多次迭代加工后,总计用时584min,其面形精度均方根误差RMS由初始的0.295λ,提高到0.046λ,收敛率达到了6.4。实验结果表明,利用离子束抛光独特的材料去除特性,能够有效地改善面形精度,可以对非球面镜进行高效高精度修形。 展开更多

关键词 离子束抛光 离轴非球面 去除函数 材料去除特性

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光学镜面离子束加工系统设计和分析 被引量：7

12

作者 焦长君 李圣怡 +1 位作者 解旭辉 周林 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期1213-1218,共6页

研究了离子束加工系统的后置算法和误差补偿等问题。基于DH矩阵法,建立了系统的运动学方程,分析了工艺中离子源和工件的安装误差以及离子源相对于工件的六项对刀误差对加工定位的影响,建立了误差模型。在求解运动学方程时引入纠补矩阵,... 研究了离子束加工系统的后置算法和误差补偿等问题。基于DH矩阵法,建立了系统的运动学方程,分析了工艺中离子源和工件的安装误差以及离子源相对于工件的六项对刀误差对加工定位的影响,建立了误差模型。在求解运动学方程时引入纠补矩阵,以消除离子源确定性的安装偏差对切平面定位误差的显著影响。补偿后的误差分析表明:切平面误差模型对对刀和安装精度提出要求后,靶距误差和入射角度误差同时也受到了限制,对加工的影响可以忽略不计。 展开更多

关键词 离子束加工 后置算法 误差模型 误差补偿

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空间同轴三反相机Φ520 mm次镜的加工与检测 被引量：5

13

作者 孟晓辉 王永刚 +3 位作者 马仙梅 李文卿 李昂 张继友 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第8期142-149,共8页

为了满足空间同轴三反相机对大口径凸非球面高精度的面形质量和精确的几何参数控制要求,提出以计算机控制确定性研抛工艺为核心的多工序组合加工及检测技术。在加工阶段,首先利用超声振动磨削技术对非球面进行面形铣磨,其次应用机器人... 为了满足空间同轴三反相机对大口径凸非球面高精度的面形质量和精确的几何参数控制要求,提出以计算机控制确定性研抛工艺为核心的多工序组合加工及检测技术。在加工阶段,首先利用超声振动磨削技术对非球面进行面形铣磨,其次应用机器人对非球面面形进行快速研磨和粗抛,最后采用离子束修形技术实现非球面的高精度加工;在检测阶段,首先利用三坐标测量机对铣磨和研磨过程中非球面的面形及几何参数进行控制,进入干涉仪测量范围后,再采用Hindle球法对非球面光学参数进行干涉检测。结合工程实例,对一口径520 mm的凸双曲面次镜进行了加工及检测,其面形精度RMS为0.015λ(λ=632.8 nm),几何参数控制精度ΔR误差为0.1 mm、ΔK优于0.1%,满足光学设计技术指标要求。 展开更多

关键词 光学加工 机器人 离子束修形 次镜

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全频段亚纳米精度氟化钙材料加工 被引量：2

14

作者 张春雷 徐乐 +5 位作者 刘健 马占龙 王飞 谷永强 代雷 彭石军 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2636-2643,共8页

考虑用CaF_2材料制作投影光刻物镜可以明显提高其性能指标,本文研究了CaF_2材料加工工艺的全流程,以实现CaF_2材料的全频段高精度加工。首先,利用沥青抛光膜和金刚石微粉使CaF_2元件有较好的面形和表面质量。然后,优化转速、抛光盘移动... 考虑用CaF_2材料制作投影光刻物镜可以明显提高其性能指标,本文研究了CaF_2材料加工工艺的全流程,以实现CaF_2材料的全频段高精度加工。首先,利用沥青抛光膜和金刚石微粉使CaF_2元件有较好的面形和表面质量。然后,优化转速、抛光盘移动范围、压力等加工工艺参数,并使用硅溶胶溶液抛光进一步降低CaF_2元件的高频误差,逐渐去除加工中产生的划痕并且获得极小中频误差(Zernike残差)和高频粗糙度。最后,在不改变CaF_2元件高频误差的同时利用离子束加工精修元件面形。对100mm口径氟化钙材料平面进行了加工和测试。结果表明:其Zernike 37项拟合面形误差RMS值可达0.39nm,Zernike残差RMS值为0.43nm,高频粗糙度均值为0.31nm,实现了对CaF_2元件的亚纳米精度加工,为研发高性能深紫外投影光刻物镜奠定了良好基础。 展开更多

关键词 氟化钙 投影光刻物镜 精密光学加工 亚纳米精度加工 离子束修形(ibf)

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计算机控制抛光中基于等面积增长螺旋线的加工路径 被引量：6

15

作者 周林 戴一帆 +1 位作者 解旭辉 李圣怡 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期1-4,共4页

目前计算机控制抛光工艺中使用的阿基米德螺旋线路径,存在加工工件中心区域时工件转速过快的缺点。为了克服该缺点,分析了螺旋线路径加工的特点,分析表明工件的瞬时转速取决于加工点的驻留时间密度和螺旋线的面积增长速率。据此,提出了... 目前计算机控制抛光工艺中使用的阿基米德螺旋线路径,存在加工工件中心区域时工件转速过快的缺点。为了克服该缺点,分析了螺旋线路径加工的特点,分析表明工件的瞬时转速取决于加工点的驻留时间密度和螺旋线的面积增长速率。据此,提出了一种新的螺旋线作为抛光路径,该螺旋线的面积增长速率恒定,因此也称为等面积增长螺旋线。利用该螺旋线路径,加工转速趋于恒定,可降低加工中心区域的转速,从而降低对机床运动性能的要求,降低设备成本和加工成本。实验结果证实,阿基米德螺旋线路径加工中心区域容易产生过加工问题,加工精度较低;等面积增长螺旋线路径加工可避免中心区域过加工问题,获得较高的加工精度。 展开更多

关键词 计算机控制抛光 螺旋线路径 离子束修形 抛光

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应用细小离子束加工小型精密光学零件 被引量：9

16

作者 解旭辉 谷文华 周林 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期10-14,共5页

随着现代光学技术的发展,全频段误差控制已成为高精度光学零件制造的一个基本要求。基于小磨头抛光原理的先进修形技术虽然能有效修正低频面形误差,但对于中高频段的面形误差难以修正。中高频误差成为了现代光学加工普遍关注的难点。理... 随着现代光学技术的发展,全频段误差控制已成为高精度光学零件制造的一个基本要求。基于小磨头抛光原理的先进修形技术虽然能有效修正低频面形误差,但对于中高频段的面形误差难以修正。中高频误差成为了现代光学加工普遍关注的难点。理论研究表明,减小小磨头尺寸可以提高工艺对中高频误差的修正能力,进一步提高光学加工精度。本文针对中高频面形误差的控制问题,开展细小离子束修形工艺研究,研究了获取小束径离子束的引束机理和引束结构,初步实现了稳定的细小离子束,针对某小型精密光学元件的具体加工问题,仿真研究了不同束径的加工效率和加工残差,并选择最优束径对元件进行了加工试验,使元件的精度从初始的0.111λrms减小到了0.015λrms(λ=632.8nm)。 展开更多

关键词 离子束抛光 中高频 面形误差 抛光

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光学非球面离子束加工模型及误差控制 被引量：10

17

作者 武建芬 卢振武 +1 位作者 张红鑫 王泰升 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期2678-2683,共6页

为了实现光学非球面元件的高精度加工,对先进的离子束加工系统进行了研究。通过对离子束加工系统的分析,给出了加工非球面光学元件的离子源子系统运动模型公式,并将求解驻留时间的反卷积过程转化为求解线性矩阵方程过程以便优化求解。... 为了实现光学非球面元件的高精度加工,对先进的离子束加工系统进行了研究。通过对离子束加工系统的分析,给出了加工非球面光学元件的离子源子系统运动模型公式,并将求解驻留时间的反卷积过程转化为求解线性矩阵方程过程以便优化求解。分析了加工过程中出现的离子源定位误差,指出其对最终面形精度的影响可归结为一个系数因子的控制上,并提出了综合考虑离子束材料去除函数和定位误差的方法来控制系数因子以降低对定位系统精度的苛刻要求。仿真验证表明,该模型计算出的驻留时间函数可以有效地保证光学元件的面形精度达0.0381λ;离子束定位误差引起的面形精度的变化量满足最大变化量公式的限制。该模型可用于各种非球面光学元件离子束加工过程驻留时间的求解和设备的定位误差设计,在保证过程稳定的同时降低了设备成本。 展开更多

关键词 离子束加工 非球面 定位误差分析 驻留时间矩阵方程

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光学镜面离子束加工的材料去除效率 被引量：4

18

作者 焦长君 解旭辉 +1 位作者 李圣怡 周林 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期1343-1348,共6页

分析了离子束加工光学镜面的材料去除效率和不同材料之间的相对去除效率与工艺参数的关系。基于Sigmund溅射理论，建立了表征去除效率的指标一法向去除速率、体积去除速率和溅射产额与束能、束流以及入射角度之间的关系模型。以石英、... 分析了离子束加工光学镜面的材料去除效率和不同材料之间的相对去除效率与工艺参数的关系。基于Sigmund溅射理论，建立了表征去除效率的指标一法向去除速率、体积去除速率和溅射产额与束能、束流以及入射角度之间的关系模型。以石英、微晶和K4玻璃等为样件，实验分析了去除效率与工艺参数的关系，验证了模型的正确性。分析结果表明，材料去除效率随束流线性增大，与束能平方根约呈线性关系；随着入射角度先缓慢增大，约在60～80。达到最大值，然后迅速降为0。不同材料之间的相对去除效率与束流无关；与束能的关系较弱，可以忽略；随角度变化较为明显。 展开更多

关键词 光学加工 离子柬修形 离子溅射 去除效率

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射频聚焦离子源熔石英高确定去除特性研究 被引量：4

19

作者 惠迎雪 刘卫国 +2 位作者 马占鹏 张进 周顺 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期284-290,共7页

在离子束抛光工艺过程中,材料确定性去除特性对预测光学元件的各工位材料去除量和驻留时间具有极其重要的作用。采用射频离子源对熔石英光学元件的离子束刻蚀特性进行了研究,利用ZYGO激光干涉仪获得准确的去除函数,系统分析了气体流量... 在离子束抛光工艺过程中,材料确定性去除特性对预测光学元件的各工位材料去除量和驻留时间具有极其重要的作用。采用射频离子源对熔石英光学元件的离子束刻蚀特性进行了研究,利用ZYGO激光干涉仪获得准确的去除函数,系统分析了气体流量、屏栅电压、离子束入射角和工作距离等因素对熔石英去除函数的影响,并分析了各单一工艺因素微小扰动时,材料峰值去除率、半高宽和体积去除率的相对变化率。实验结果表明,相同工作真空条件下,工作气体质量流量的微小变化对去除函数影响极小,在典型的工艺条件下,屏栅电压在±5V、离子束入射角±1°、工作距离在±0.5mm范围内变化时,熔石英峰值去除率、体积去除率和峰值半高宽的相对变化均小于5%,去除函数具有较好的确定性和稳定性。 展开更多

关键词 射频离子源 去除函数 离子束抛光 熔石英

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光学元件表面离子束抛光过程边缘效应抑制 被引量：8

20

作者 李晓静 王大森 +5 位作者 王刚 张旭 张宁 裴宁 聂凤明 齐子诚 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期349-355,共7页

目的为解决光学元件表面进行离子束抛光加工过程中存在边缘效应的问题。方法采用将驻留时间网格在面形采样网格的基础上进行延拓的方法来抑制边缘效应的产生,即将驻留点的网格范围向外进行延拓,使元件边缘部分的采样点中有去除作用的驻... 目的为解决光学元件表面进行离子束抛光加工过程中存在边缘效应的问题。方法采用将驻留时间网格在面形采样网格的基础上进行延拓的方法来抑制边缘效应的产生,即将驻留点的网格范围向外进行延拓,使元件边缘部分的采样点中有去除作用的驻留点的数量与中间部分相同,延拓距离大于离子束半径。使用截断奇异值方法求解线性方程组模型的驻留时间,分析仿真结果中边缘效应出现的原因。结果当驻留时间采用和面形误差同样的网格划分时,残留面形不收敛,且发生严重的边缘效应。当取截断参数k=80时,其面形PV值由初始的104.489 nm下降到11.675 nm,RMS值由28.009 nm收敛到1.572 nm,且没有边缘效应的产生。采用上述模拟结果作为实验设定参数,在平面光学元件上进行离子束抛光实验研究,抛光前后,PV值由102 nm降为37 nm,RMS由23 nm降为2 nm。结论实验结果验证了模拟结果的有效性,使用驻留时间网格延拓的方法可以避免边缘效应的产生,在此基础上进行离子束抛光,光学元件面形PV及粗糙度达到了非常好的收敛效果。 展开更多

关键词 离子束抛光 光学元件 驻留时间 线性方程组模型 边缘效应 边缘延拓 面形误差

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