超精密光学抛光研究的进展及其发展趋势

　　随着光电子技术的发展，新型高性能、高精密、高集成的光电子系统不断涌现，对光学抛光技术提出了很高的要求.例如:用于激光陀螺系统中的反射镜基片的表面粗糙度要求达到Ra}.}}而对在远红外线到X射线广泛波长内应用的光学零件都提出很高的要求.在许多光电传感器，如红外热成像光电传感器，高密度红外焦平面阵列传感器，磁泡存储器及大规模集成电路等，功能晶体材料获得了广泛应用.制造中为保证器件的性能，对晶体表面的完整性及精度提出严格要求—即表面无缺陷无变质层，表面超光滑.因此，要满足现代电子器件苛刻的超高精度要求，超精密光学抛光技术是必不可少的.

　　1超精密光学抛光研究的现状

　　抛光过程是一个复杂的过程，影响因素也很复杂.对操作者的经验和技术要求较高，加工效率低下.因此，难于保证现代超精密加工技术的要求.图1列出影响和制约光学抛光精度和抛光质量的因素.围绕这些因素人们作了大量研究.

　　1.1抛光模的性能

　　抛光模的性能不仅影响抛光表面的形状精度，而且还影响抛光质量和抛光效率.关于抛光模材料及性能方面的研究一直受到人们的重视.沥育是应用历史最久远的抛光模层材料.由于其优良的流展性及柔韧性，现在仍然被广泛应用着.对于超精密光学抛光而言，沥育较高的感温性，则使其应用受到了限制.因此，N. J. B}wn应用碗形抛光 (Bowl-feed polishing)实现超精密光学抛光.碗形抛光是将抛光盘浸没在Fe,O,磨料的悬浮抛光液中，抛光盘与装有悬浮抛光液的容器一起旋转，实验时，使抛光液的重力加速度为离心加速度的2倍。碗形抛光是利用水的热容量大，精确地控制抛光盘环境温度变化，减小温度对沥育盘变形的影响.另外，碗形抛光还避免因润滑不足，产生过大的抛光力和过高的抛光温度.Brown利用碗形抛光加工BK7光学玻璃，表面粗糙度达Ra=O. lrun.为了改进沥育因温度和力微小地增大而使其流变性加大的特点，提高沥育抛光模的形状精度保持性，G.Otte提出了使用图2所示涂布沥育的网纹状抛光盘.抛光盘基体为金属，表层为一薄层柔软的沥育.这种结构的抛光盘，既利用了沥育弹性高、与被加工件之间能很好吻合以及抛光效率高的特点，又因基体为刚性盘，减小了抛光模因受力、受热而变形。

　　对沥育抛光模层材料的深人研究，发现沥育随温度及成分的不同，呈3种结构状态—凝胶态、溶一凝胶态和溶胶态.相应地表现出3种不同的力学性质— 玻璃态、粘弹态和粘流态.力学性质呈玻璃态的凝胶态沥青受力受温度变形小.溶一凝胶态的沥育流展性好，易于容纳磨料，可保证较高的抛光表面质量.沥青抛光模在抛光表面温度作用下，虽本身可在表面形成一薄层溶一凝胶态结构，但不能很好地满足抛光要求.为此作者设计制作双层结构的沥育抛光模，其基体为硬度较高的沥青，而0. lmm厚度的表层选用感温性高柔韧性好的沥青.利用这种抛光模获得N=0.5, Ra50.5nm的光学表面。