中科院科學家研究超精密磁流變拋光液獲進展

超精密磁流變拋光（Magnetorheological Finishing，MRF）技術自1998年被美國QED公司成功研製之後，其無應力、無亞表面損傷、柔性剪切去除等特性受到國內外眾多科研單位的青睞，與離子束加工技術（Ion beam figuring，IBF）共同被認為是近30年來光學加工領域最為創新的兩大技術。而柔性剪切磁流變拋光液、高效去除演算法的校正與補償是磁流變工藝技術的主要核心，美國QED公司在該領域對外實行技術封鎖。

光學加工是一項極其複雜的工藝過程，隨著現代精密光學系統對光學元件面形精度、光潔度、粗糙度等要求的不斷提升，傳統光學加工技術已不能完全適應當前光學系統的發展趨勢。近期，中國科學院光電技術研究所超精密光學技術及裝備總體部鍾顯雲帶領的精密光學加工課題組在國家重大專項課題的支持下，先後突破了雙相基載磁流變拋光液的研製技術以及基於Bayesian迭代的拋光斑校正與補償演算法，並在現有的MRF設備上成功解決研究所多塊高難度光學元件的精密製造。

由於光學材料性能存在差異，磁流變對不同材料的去除機理及效率也不盡相同。課題組對磁流變拋光液進行了多年的理化分析及實驗測試，對拋光液的成分及比例做不同程度的調整，共完成了三種雙相基載磁流變拋光液的研製，分別適用於Fused Silica、Zerodur等常規光學玻璃材料、Si、CaF2、ZnSe等軟性材料、Rb-SiC，S-SiC等硬性材料。開發的基於Bayesian迭代的拋光斑校正與補償演算法，有效地對光學元件低頻誤差（f>8mm-1）確定性去除，並有效抑制了中頻誤差，低頻收斂精度由75%提升為93%，中頻誤差由4nm-6nm抑制在1nm以內。

課題組開展的磁流變工藝技術驗證了光學元件納米精度製造（平面：rms1.7nm，f/1球面：rms1.8nm），並成功解決了超薄窗口、輕量化結構非球面主鏡（ULE材料）以及超薄自適應變形次鏡（Si材料）等高難度元件加工，同時解決了照明系統CaF2凹凸錐超光滑加工（凸錐面Rq：0.4nm，凹錐面Rq：0.7nm）以及物鏡系統非球面納米精度、超光滑加工（Rq：0.21nm-0.3nm）。

相關研究成果發表在SPIE、Optical Engineer上，並已完成8項專利申請。

基於Bayesian迭代的拋光斑校正與補償演算法

曝光系統核心元件的超光滑製造

（來源：中國科學院）

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