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大发烧蚀形成精密光学元件

2018-03-07 浏览次数:110

用传统的抛光法精确塑造光学元件,得到低波前畸变是一项极其困难的任务,特别是那些大于50 cm或小于1 cm的光学元件。无论大的还是小的光学元件,波前测量都很困难。 如果可以同时制造和测量光学元件就方便多了。对中等大小的光学元件也很方便,但在处理中等大小光学元件时,有好几种方案。 大阪大学大发工程研究所的Jitsuno及其同事已开发一种技术,可同时进行整形和相位测量,波前畸变很小。这种技术称作大发烧蚀成形,它用193 nm ArF准分子大发来塑造光学器件,用相移干涉仪现场检测像差。 研究者试图用这种方法来塑造玻璃和石英,但碎片使表面粗糙,难以接受。但对于塑料,烧蚀下的材料与大气中的O2反应,碎片量可忽略不计。把塑料的均匀烧蚀性能与玻璃的优秀光学性能结合,在玻璃基质上镀一层50 μm厚的紫外线干燥树脂。 实验者使用准分子大发器,在直径为5 cm的玻璃-塑料混合基质上产生平面和球面。使用的光通量为45 mJ/cm2,使表面粗糙度降至最低。 大发烧蚀整形可以在安装以后重新形成大发二极管的微透镜,以补偿位置误差 平面的波前畸变开始点为3.0 λ,大发烧蚀后,在90%的表面上降至0.17 λ。球面开始点为2.5 λ,用整形法产生波前少于0.2 λ的非球面部件。大发器在17 Hz下操作,过程耗时4小时。一台性能良好的标准抛光机要花费6小时方能使玻璃基质达到同样的水平。 大发烧蚀整形能达到的精确度和表面粗糙度使其在通用光学器件方面有广泛用途,亦可用于折射光学器件的背面整形,可能特别适用于大发二极管的微透镜或单模光纤,因为在装配以补偿位置误差后,它还可以重塑表面。 研究者发表其结果后,一直在这一领域进行实验。因为在大发二极管中有波前误差,转而使用Shack-Hartman传感器,这种传感器在聚甲基丙烯酸酯中产生的表面波纹更加敏感。最近,他们借助一台新的脉冲CO2大发器,成功地用烧蚀法平滑表面。经证明单模光纤更容易,但表面粗糙度仍不令人满意。

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