光子带隙纳米通道玻璃材料

据美国海军研究实验室(NRL)报道:一种光子带隙(PBG)纳米通道玻璃材料在该实验室研制成功。这种材料可用于研制新的小型、高效光电器件,而这些光电器将广泛应用于军事和民用设备中。该项目由海军部提供资金     

离子辅助制备碳化硅改性薄膜

介绍了一种利用霍尔型离子源辅助电子束蒸发,在反应烧结碳化硅(RB-SiC)材料上制备硅改性薄膜的方法,研究了不同沉积速率下薄膜改性后的抛光效果.对样品进行了表面散射及反射的测量.通过样品的显微照片可知,硅膜层在沉积速率增大的条件下结构趋于疏松.在精细抛光镀制有硅改性薄膜的反应烧结碳化硅样品后,表面散射系数减小到1.46%,反射率接近抛光良好的微晶玻璃.温度冲击实验和表面拉力实验表明:硅膜无龟裂和脱落,性质稳定,与碳化硅基底结合良好.     

霍尔离子源辅助制备碳化硅改性薄膜

为进一步提高碳化硅反射镜基底表面光学质量,满足高质量空间光学系统的应用需求,采用电子枪蒸发纯硅,霍尔离子源喷出的氩离子电离甲烷,并辅以离子辅助沉积的方法在反应烧结碳化硅基底上镀制了表面改性用碳化硅薄膜,并对改性膜层进行了光学抛光处理.XRD测试表明:该工艺条件下制备的碳化硅薄膜为α相.通过高分辨率光学显微镜对抛光后的反应烧结碳化硅基底进行缺陷观察,发现改性抛光后基底表面缺陷和孔洞明显减少.原子力显微镜粗糙度测试的结果表明:改性抛光后基底表面粗糙度降低到了0.867nm(nms).通过分光光度计测量,证明了改性后抛光的反应烧结碳化硅基底表面的散射还不到未改性而直接抛光的反应烧结碳化硅基底的1/8.在经过液氮和沸水循环5次的温度冲击实验后,薄膜无龟裂和脱落,说明该改性用碳化硅薄膜与基底结合牢固.测试结果表明:该应用霍尔离子源辅助制备碳化硅改性薄膜的方法能够大幅提高碳化硅基底表面光学质量,是进行碳化硅基底表面改性的一种有效的新方法.     

碳化硅光学表面抛光机理研究

碳化硅光学反射镜已经在国民生活各个领域得到广泛应用,但是其抛光机理尚不明确。对碳化硅光学表面抛光机理进行了研究。介绍了陶瓷材料的磨削机理——压痕断裂模型。应用压痕断裂模型分析了理想状态下的碳化硅抛光过程,并研究了实际抛光过程中碳化硅光学表面的抛光机理。     

碳化硅光学镜面加工

简要介绍了碳化硅光学镜面的主要应用领域;碳化硅材料的主要物理特性和几种常用的制备方法;比较了碳化硅材料与其他常用光学镜面介质材料的主要物理性质。介绍了碳化硅光学镜面的光学加工的流程和加工手段;比较分析了碳化硅光学镜面的光学加工过程各个步骤中所应用的磨具、磨料和加工方法。讨论了光学加工过程中各个步骤工艺参数的选择和降低碳化硅光学镜面表面粗糙度的途径。最后,简介了美国、俄罗斯和我国在碳化硅反射镜的光学加工方面所取得的成果。     

碳化硅反射镜表面粗糙度的优化

空间光学技术的迅猛发展对空间光学系统提出了更高的要求;碳化硅材料以其优秀的物理性质,成为广泛应用的反射镜材料;碳化硅反射镜的光学加工研究也在国内外广泛开展。简要讨论了碳化硅反射镜的抛光机理;介绍了碳化硅材料抛光的实验方法;定性分析了碳化硅材料的抛光过程;通过大量的工艺实验和理论分析,讨论磨料粒度、抛光盘材料、抛光盘压力、抛光盘转速、抛光液酸碱度等工艺参数对碳化硅反射镜表面粗糙度的影响,并对各个参数加以优化,得到了优良的实验结果。     

表面改性非球面碳化硅反射镜的加工

为了获得高质量光学表面的非球面碳化硅(SiC)反射镜,对碳化硅反射镜表面改性技术以及离子束辅助沉积(IBAD)Si改性后的非球面碳化硅反射镜的加工技术进行研究。首先,简要介绍了碳化硅反射镜表面改性技术以及本文所采用的离子束辅助沉积(IBAD)Si的改性方法。然后,通过采用氧化铈、氧化铝以及二氧化硅等各种抛光液对离子束辅助沉积(IBAD)Si的碳化硅样片进行抛光试验。试验结果表明氧化铈抛光液的抛光效率较高,使用二氧化硅抛光液抛光后的样片表面质量最好。最后,在上述实验的基础上,采用计算机控制光学表面成型（CCOS）技术对尺寸为650mm×200mm的表面改性离轴非球面碳化硅(SiC)反射镜进行加工,最终的检测结果表明离轴非球面碳化硅(SiC)反射镜实际使用口径内的面形精度（RMS值）优于λ/50（λ=0.6328μm）,表面粗糙度优于1nm（Rq值）,满足设计技术指标的要求。     

一种SiC非回转对称非球面的加工与检测

针对一种SiC材质的非回转对称非球面元件,本文介绍了该元件的加工和检测方法.该实验件的理想面形方程为z=3λ(X3-y3)(x,y为归一化坐标,λ=0.632 8μm),镜胚材料为Φ150 mm的SiC,加工方式为数控机床和手工研抛相结合.在加工过程中为提高加工效率缩短加工时间,选择平面作为最接近表面并认为去除了面形中的倾斜项.去倾斜之前最低点的材料去除量为3.8μm,而去倾斜后则为2.06μm.本文提出了一种新的基于数字模板的非零位检测方法.直接采用Zygo平面干涉仅检测工件,检测结果可以分为三部分:工件实际面形与理想面形的误差,工件理想面形与平面波前的误差和非共路误差.其中第二部分可以事先计算出来并转换为系统误差文件在检测过程中自动去除.通过在相同条件下检测一个已知的球面样板验证了非共路误差对于检测结果的影响可以忽略不计.由此在一次测量中可直接得到面形误差.实验结果表明,基于这种检测手段最后测得实验件的面形精度PV达到0.327λ,RMS优于0.025λ,达到设计要求.     

碳化硅表面硅改性层的特性研究

为了获得具有高质量光学表面的非球面碳化硅反射镜,需对碳化硅反射镜表面进行改性。介绍了离子束辅助沉积硅的碳化硅表面改性技术。对改性样片表面硅改性层的机械性能、光学加工性、表面粗糙度及反射率等特性进行研究。实验结果表明,碳化硅表面的硅改性层具有优良的机械性能和良好的光学加工性。光学抛光后,碳化硅表面硅改性层的表面粗糙度为0.85nm[均方根(RMS)值],在可见光波段反射率最高可达98.5%(镀银反射膜)。采用数控加工方法对口径为Ф600mm的表面改性离轴非球面碳化硅反射镜进行加工,最终反射镜面形精度的RMS值达到0.018λ(λ=0.6328μm),满足高精度空间非球面反射镜的技术指标要求。     

碳化硅光学表面数控抛光工艺参数的优化与选择

随着空间应用技术和激光技术的迅猛发展,对光学系统提出了更高的要求;碳化硅材料以其一系列优秀的物理性质,成为一种特别具有应用前景的反射镜材料;碳化硅反射镜光学表面的光学加工研究也在国内外广泛开展。对碳化硅光学表面的抛光机理进行简要讨论;对实验方法、步骤和条件进行了介绍;定性地对碳化硅材料的抛光过程进行了讨论;通过大量的工艺实验和理论分析了对抛光盘转数、磨料粒度、抛光盘材料、抛光盘压力、抛光盘转速、抛光液酸碱度等工艺参数对碳化硅光学表面抛光效果的影响进行了讨论,并对工艺参数进行了优化和选择。