锗窗片的光学加工技术

　　1　引　言

　　锗窗片是红外热成像系统中探测器前方的一个平行平面窗口元件。它起到透过红外波段(8~14μm)和密封杜瓦瓶的作用。因此,对锗窗片的平行度要求较高(θ=1′)。在光学加工中,如按传统的两面粘胶贴置上盘的加工方法,平行度一次合格率较低。如采用光胶或浮胶方法加工,平行度能满足要求,但因锗材料易被擦贴伤表面,而使表面粗糙度又远不能满足要求。基于以上两方面的原因,本文提出了一种新的加工工艺,即采用双面研磨修改平行度,吸附粘结成盘,固着磨料抛光的工艺。从而大大提高了加工效率和产品的一次合格率。

　　2　采用双面研磨法修改平行度

　　锗窗片在粘结成盘前,采用双面同时研磨的方法修改其平行度。

　　2.1　双面研磨装置

　　双面研磨用的挡环、隔板均采用有机玻璃,上下研磨平模采用黄铜。设计挡环,隔板和上下研磨平模的原则为:

　　(1)隔板厚度应比锗窗片研磨完工厚度薄0.2~0.3mm,隔板上放窗片的孔径应比窗片直径大0.3~0.5 mm。

　　(2)挡环内径d与上研磨平模外径d1比例要适当,即考虑在研磨、摆动过程中上研磨平模边缘始终压着外圈窗片直径的1/3~1/2为佳,上研磨平模内径d2的大小应满足在研磨摆动过程中始终压着内圈窗片直径的1/3~1/2为佳。并要求上研磨平模面形偏低7—8个光圈。

　　(3)下研磨平模直径D应为挡环内径d的1·2~1·3倍,并要求其面形偏高8—12个光圈。双面研磨装置见图1、图2所示。

　　2.2　双面研磨

　　双面研磨是在一般光学加工机床上进行(图3所示)锗窗片研磨前要求厚薄差小于0·02mm。研磨前将摆幅调整适当,即保持外圈锗窗片能露出下研磨平模的边,又不致于掉下为好。在研磨过程中,加入W28的金刚砂,为了达到均匀磨损的目的,每隔20min左右调换一次锗窗片在隔板中的相互位置。一般研磨1h左右即能使其平行度达到θ<5″以内。

　　3　用吸附方法粘结成盘

　　粘结成盘这道工序直接影响到锗窗片的平行度。传统的粘结成盘是将锗窗片贴置于贴置平模上。锗窗片贴置的平面面形偏高时,一是贴不平,二是贴不牢,特别是口径较小的片子更是如此。在粘结平模加热后胶上时,容易使窗片动,严重影响平行度。针对这一问题,考虑采用吸附方法粘结成盘。图4为吸附成盘用的贴置平板,材料可选用黄铜或玻璃。贴置平面要求其面形偏高2μm,并设计了吸附孔,其口径应比被吸附的锗窗片口径小2~3mm为宜,贴置时只需将贴置平面和锗窗片擦净,使窗片居中放置在吸附孔上,并轻轻移动一下,使窗片与吸附孔贴置均匀即可。图5为吸附粘结成盘示意图。将贴置平板放到吸气腔上面,开启机械泵,窗片就被吸附的很牢,再将与贴置平板外径一样大小的粘结平模加热到适当温度后即可粘结成盘。粘结时粘结平模与贴置平模外圆靠齐,就保证了粘结镜盘的同心度。在关闭机械泵前,加一定荷重在粘结模上,然后关闭机械泵,待窗片由于吸附带来变形的复原,当粘结平模冷却后即可取下镜盘。