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大离轴量非球面反射镜的加工方法

2021-07-02陈宝华吴泉英唐运海范君柳

光学精密工程 2021年5期

陈宝华,吴泉英*,唐运海,范君柳,王 军,孙 毅

(1. 苏州科技大学物理科学与技术学院,江苏苏州215009;2. 苏州苏大明世光学股份有限公司,江苏苏州215028)

1 引 言

离轴非球面反射镜是先进光学系统朝着小型化和高性能方向发展必不可少的组成部分之一。其应用有效避免光学系统中心遮拦并改善相应的衍射问题提高成像质量,特别是大离轴量反射镜能够增加工作焦距和光路折转角度,在空间光学成像和激光切割应用等领域中起着关键性作用[1-2]。

目前,国内外对于口径不大且偏离光轴中心的中小型离轴量非球面反射镜,通常借助由直线进给轴—X轴和Z轴,加上一个旋转主轴C轴组成的单点金刚石车床(SPDT)常规回转车削实现[3],例如国外索雷博光学元件公司,国内的长春光学精密机械与物理研究所、天津大学和苏州大学等。为了达到更高的面型精度,一种子母同体的离轴非球面反射镜加工方式被提出[3],将待加工的小子镜嵌入大的母镜中一同车削。对于大离轴量反射镜,受限于车床加工口径限制,一般需要通过定制夹具将反射镜中心与旋转主轴中心重合,配合三轴SPDT 下的慢刀伺服技术完成。而加工那种两端矢高差与其直径比值接近1,光路折转角度为90°的大离轴量反射镜,易造成Z轴在一个周期内的振动幅度较大,产生大的跟踪误差,且刀具后角易与光学面触碰,破坏面型,降低反射镜的加工精度。为此,有人提出通过角度变换的方式旋转待加工反射镜[4],使得边缘矢高差与其直径的比值降至最低,随之利用夹具与旋转主轴中心重合后车削加工,这样虽能解决上述问题,但难以避免角度定位误差,增加了后期的装调难度。……

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