雷茸粮，李 云*，林妩媚，张 帅，青建宏，唐林峰

大矢高凸柱面的超精密车削轨迹计算方法研究

雷茸粮1,2，李 云1,2*，林妩媚1,2，张 帅1,2，青建宏1,2，唐林峰3

1中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209；2中国科学院大学，北京 100049；3西南石油大学，四川 成都 610500

阵列微结构光学元件广泛用于各种光束匀化场合，而常规的加工方法难以满足大矢高凸柱面阵列的精度要求。本文采用超精密车削成型法，分析了影响金刚石车削的主要因素，设计了顺序搜索法和二分搜索法寻找车削轨迹，并对比了两种方法的优缺点，结合Matlab软件用二分搜索法成功找到车削轨迹及数控程序，并在超精密车床上进行了车削实验，得到了表面轮廓误差在135 nm的大矢高阵列微结构。证明了二分搜索法能够准确获得车削轨迹，并且此法可同时适用于球面轮廓和非球面轮廓，具有重要的工程应用价值。

大矢高阵列微结构；凸柱面；超精密车削；半径补偿

1 引 言

阵列微结构光学元件广泛用于激光整形，均匀照明等多种场合。它是一种基于微透镜阵列的折射型光学元件[1-2]。与衍射光学元件相比，其光能利用率更高，不会产生多级衍射现象，因而在一些高端应用场景，常被优先采用。在光刻机照明系统中，均匀照明是保证曝光线条线宽均匀一致的一项重要技术。通常，用于光刻机照明系统的匀光元件有积分棒、衍射光学元件和微透镜阵列。其中微透镜阵列出射孔径角较大，可以实现大面积照明，且匀光基于折射原理，能避免高阶衍射造成较大的能量损耗，并且能保持光的偏振特性[3-5]。……