光学加工技术精选(九篇)

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第1篇：光学加工技术范文

【关键词】单点金刚车；快刀伺服；微透镜阵列

0.引言

随着科学技术和信息化的迅猛发展，红外光学系统得到了飞速发展以及广泛的应用。红外光学元件主要包括红外晶体软脆性材料光学元件和玻璃、碳化硅SiC等硬脆性光学元件，由于红外晶体类光学元件在特定运行条件下，晶体内自发的Raman散射光通过表面时会得到放大。因此，晶体作为优质的光学材料，被较广泛地应用于红外光电仪器等非线性光学领域。但由于晶体材料本身具有质软，易潮解，脆性高，对温度变化敏感，易开裂的特点，因此晶体材料的加工周期很长，而且非常难以加工。尤其光学元件被业界公认为是最难加工的，随着对光学性能指标的要求不断提高，传统的光学元件加工方式已无法满足高精度的晶体材料光学元件的加工要求。

而快刀伺服FTS（Fast Tool Servo）加工技术则是通过驱动金刚石刀具产生高频响，小范围的快速精度进刀运动，并配合高精度的主轴回转和径向进给运动，来完成复杂面形零件的精密高效加工。这种加工方法具有高频响，高刚度，高定位精度等特点，可以重复加工出具有复杂形状的各种异形元件，一次加工即可获得较高的尺寸精度，形状精度和极佳的表面粗糙度，从而能够实现复杂光学面形的高效高精度加工。

1.技术特点

目前，准分子激光加工微投透镜的方法主要是准分子与激光与动态二元掩模法相结合（二元掩模法是指通过使用二元掩模制造微透镜的方法。其主要加工特点为：（1）制造过程简单，（2）制造速度快，（3）制造成本低。但由于自身的特点，所以其本身也有加工上的缺点：制造出的微透镜为非球面微透镜。

而相对来说，使用了单点金刚车的快刀伺服技术由于与有色金属亲和力好，其硬度、耐磨性以及导热性都非常优越，且刀具刃口极为锋利，刃口半径为0.5～0.01μm，同时可适用于加工非金属材料。相对而言，使用了单点金刚车的快刀伺服技术生产效率更高，加工精度更高，重复性好，适合批量生产，加工成本比传统的加工技术明显降低。而且可实现球面和非球面的精密加工。

本文所探讨的是基于单点金刚石车削的快刀伺服技术在微透镜阵列加工的新型工艺研究。微透镜是最重要的微光学元件之一，其几乎被用于所有的微光学系统。目前对于微透镜的定于较多，没有形成统一的定义。通常所说的微透镜一般指尺寸微小的光学透镜，其孔径范围一般为0.05～5mm。

目前传统加工微透镜主要有以下几种方法：（1）模具法加工微透镜；（2）研磨法加工微透镜；（4）光刻法加工微透镜；（4）掩模法加工微透镜；（5）喷墨法加工微透镜；（6）以及准分子激光加工微透镜。

单点金刚石车削（SPDT）是在计算机控制下采用天然单晶纳米金刚石刀具，在对机床和加工环境进行精确控制的条件下，直接车削加工出符合光学质量要求的非球面光学零件。目前，采用单点金刚石车削技术可以加工的材料有：红外光学晶体（单晶锗，硒化锌，硫化锌，氯化钠，氟化钙晶体等），有色金属，塑料等，上述材料均可以直接达到光学表面质量的要求。此技术还可加工玻璃，钛，钨等材料，但目前还不能直接达到符合质量要求的光学镜面。采用单点金刚石车削技术加工的球面和非球面光学零件在军用和民用光电产品上的应用相当广泛，如摄影镜头和取景器，变焦镜头，电影镜头，光纤通信接头等。

快刀伺服FTS技术可实现各种自由曲面的车削加工，如微棱镜、透镜阵列、环面以及小离轴量的（小于10mm量级）离轴非球面的加工。该方法能够使制造组件的形状精度和表面粗糙度控制在纳米级的范围内。

要实现上述两个关键特征指标参数注定要采用基于快刀伺服工艺的超精密单点金刚钻切削车床技术。快刀伺服加工技术与与传统的超紧密车床加工技术相比，最直观的区别在于刀具切削过程中，刀具的运动轨迹额外附加了一个垂直与端面方向的高频反复运动，此运动精确配合主轴的回转运动坐标位置和被加工工件不同半径设计轮廓来实现切削进给，通过切削车床的C轴、Z轴、X轴和FTS数控高频振荡的4轴的联动来加工复杂微结构。

2.技术路线

通过前期调研和课题探讨，本文在工艺方面的探讨主要两个方向是：（1）表面形貌非旋转对称的微结构阵列。（2）表面形貌成型的精度要求达到光学级。

相关的指标参数为：非球面微透镜阵列间隔为2.5mm；表面粗糙度小于40nmPa；面型小于50nmRMS；位置及高度公差小于1微米结合上述目标以及相关指标参数，考虑到单点金刚石车削SPDT和快刀伺服技术FTS各自技术特点，分析相关情况后，制定了以下的技术路线和工艺方案：

确定参数-计算圆周-刀具定义-确定参数-刀具路径-检测及报告

首先通过系统自带的Diffsys软件对零件进行坐标设定，并对阵列元表面进行定义，确定加工材料所加工微透镜阵列的参数；其次在机床系统软件中对于微透镜阵列上的面型进行不同圆周率的精密计算；接着在软件的计算过程中，对于使用的单点金刚石车刀的几何形状参数进行详细设定，例如：刀尖点半径，刀尖形状，刀尖后角等；然后通过内置软件，计算生成全加工路径的3D模拟视图，计算得出切削速度/加速度；在模拟验证完毕后，通过机床专用的后置处理，生成机床所能运行的快速刀具加工路径的NC代码，传输导入机床后进行安全高效的加工；最后加工完成后，使用先进的白光干涉仪或共焦显微镜对表面进行检测，记录实验数据，输出加工结果的检测报告。

用于本文工艺探讨的实验所使用的最主要装备是：美国阿美泰克Nanoform700Freeform单点金刚钻标准的五轴超精密计算机控制机床系统。所用整个机床的精度控制指标是：车削性能：车削表面粗糙度小于2.5nmRa，车削形状误差小于0.15μmP-V。编程分辨率：0.01纳米（直线）/0.0000001°（回转）

3.微透镜陈列加工与测试

本文利用美国阿美泰克Nanoform700Freeform单点金刚车结合快刀伺服技术进行了多次切削加工实验，均获得了较好的面形精度和表面质量。下面就以所加工微透镜阵列为例，进行分析说明：

透镜阵列采用非旋转对称的微结构阵列，透镜表面为非球面，间隔为2.5mm，规划好走刀路径并选择合适的工艺参数后，进行单点金刚车的快刀伺服加工，实验结果采用白光干涉仪和共焦显微镜对表面进行检测，数据结果如图5、图6所示，透镜的面型精度为RMS41.4nm，表面粗糙度为Pa32.8nm，位置及高度公差为Pt0.28μm，Smn为0.489mrad，均符合本文之前探讨设定的指标参数。

Pmma适用于光学透镜的常用材料，有色金属适用于可见光光学波段。

4.结论

通过相关实验结果表面，在实现复杂微结构工件的精密加工方面，基于单点金刚石车削SPDT的快刀伺服加工技术在加工微透镜阵列方面的测试案例为将来光学零件加工应用方面提供了一个积极的信号和方向。

随着复杂面形光学零件的应用越来越广阔，基于单点金刚车削SPDT的快刀伺服技术的超精密加工技术势必具有非常广阔的发展空间。

【参考文献】

[1]王桐.准分子激光光阑法加工微透镜的工艺研究.

第2篇：光学加工技术范文

近年来在国际光电产业结构调整、产业转移趋势下，世界范围内的光学冷加工产能均大规模向中国转移，中国成为继台湾之后全世界最大规模的光学冷加工产能承接地和聚集地。

中山市火炬开发区是光学企业的重要集中地，知名光学企业如凤凰光学、舜宇光学、北方光电、波若威光纤等均在此落户。据统计，开发区现代光学产业总产值每年占全区高新技术产品总产值十分之一，从业人数约1.4万人。

1 我国光学冷加工人才培养的现状

随着光学应用技术不断拓宽，行业高质量人才是否能跟得上就成了至关重要的问题。即使在经济形势严峻的情况下，光学行业的许多领域却仍然苦于人手不足，难以找到合适的人才。多年来，我国光学行业沿袭着一种不正常的观念，即重视产品设计和研究的技术人员，而从事工艺设计和制造技术人员却得不到足够的重视。这样，从事工艺科研的人员减少，从而影响了加工水平的提高。在我国，开设有光学专业的大专院校不少，但专门致力于培养具有扎实基础的光学冷加工技术人才的却少之又少。我院的光学加工与检测专业正是基于这样的形势下开办的。

光学加工专业是应用型专业，强调实践性。一方面光学零件涉及的材料种类多、口径相差大、元件种类多，另一方面随着光学应用技术不断拓宽，光学零件也不断涌现出新品种、新加工技术、新标准，仅通过课堂的理论学习，学生思维难以拓展，不能适应发展中的光学行业。针对这一现状，我院紧紧围绕光学企业对人才培养的需求，积极开展工作室教学法的探索与实践。通过与企业共建光学冷加工工作室，不仅承担培养学生的任务，还承接技术项目，并起到师资培养和企业技术人员培养的作用，真正实现企业、学校、社会、学生的互利共赢。

2 光学冷加工工作室建设

2.1 工作室的性质

我院建立的光学冷加工工作室为系部下设的产学研合作创新机构，既是学生实习实训基地，又是师生从事光学工艺研究、新产品开发等项目教学的工作室。

2.2 工作室的主要职能

工作室的首要职能是进行学生的培养工作。工作室教学模式是以工作室为空间依托，以专业教师为主导，以辅助教学和承接技术项目为主要任务，由教师带领学生完成生产技术项目，将产、学、研融为一体，最终使学生的综合专业技术能力得到提高的一种教学模式。①在工作室教学中，学生是主体。②学生在教师指导下通过亲身参与实践的全过程，将学到的专业知识融会贯通并应用于实践中，从而提高分析问题和解决问题的能力。企业提供真实的光学零件订单，学生从接到客户图纸开始，先进行图纸消化，再结合工作室实际设备、人员条件进行工艺分析，设计工艺规程、工装冶具，选择合适的材辅料，并进行实际生产与检测。在实际生产过程中，对出现的各类问题，利用学过的专业知识，寻求解决问题的办法，不断提升学生技术水平。这样对于“学”的一方，有利于缩短从书本知识到实践应用的距离，化解传统教学中简单的单向授受关系，促成新型“自助式教育”，使静态的传授教学向动态的参与教学转化。③

光学冷加工工作室的职能很大程度上也体现在以下方面：

（1）实训基地和创业平台。工作室的建设可为系部开拓更多的与产业高度对接的实训室和实习实践场所，缓解系部和学院的高成本投入的问题。系部通过与企业共建、提供专业对口的人力资源、技术合作等合作手段，实现资源开放和共享，达到借助企事业单位的生产车间和研发设备（设施）搭建系部实训基地的目的。这些与产业高度对接的实训室和实习实践场所，既可为学生将来走上职业岗位打下良好的理论和实践基础，也可为学生了解产业发展现状、人才需求现状、市场现状等提供及时可靠的资讯，进而培养学生的创业（下转第191页）（上接第183页）意识和创业能力，提高学生的创业素质。

（2）师资培训。工作室搭建的校企合作平台，为系部教师提供了多样化的实践场所，系部可通过组织教师到企业参加生产活动，提高教师的专业技能水平和实践教学能力；可聘请企业的专业技术人员和技能人才对教师进行专项培训，提高教师的专业水平；可通过参与企业的技术攻关、研发等工作，提高教师的研发能力和掌握行业核心技术的能力，从而打造一支有特色的双师型教师队伍。可以说，工作室是系部的师资培训中心，是系部的教师培训资源库。

（3）兼职教师资源库。工作室开展的产学研工作，为系部兼职教师库的建设提供了丰富的信息资源，系部可通过工作室聘请光学行业的专家学者、技术骨干和能工巧匠担任兼职教师，打造“做中学、做中教”的人才培养方式,有利于人才培养模式走出传统学科体系。

（4）专业建设、课程开发。工作室开展的技术与服务工作，是系部教学资源建设的重要组成部分，系部通过为企事业单位提供服务，可从企业那里获得产业发展动态、技术岗位标准、专业设置方向、课程内容结构、教育教学方式等方面的信息，不仅可以把系部的教学活动和市场、生产、职业紧密联系起来，还可使产业技术进步对系部的教研教改发挥真正的导向作用，更可开启系部专业规划设计、课程体系构建、教学方法和教学技术运用等专业建设的新思路、新方法。可以说，工作室是系部专业建设与区域经济社会发展结合的纽带，是课程开发与产业和职业对接的纽带。

（5）光学加工相关职业标准研究开发。作为职业院校，获取相应的职业资格证是衡量学生技能水平的一项重要指标。但光学加工相关的技术标准和职业标准的现状是还未建立或不完善。与光学加工相应的职业工种，如光学零件检查工、光学磨工、光学胶合工、光学真空镀膜工等，在工种目录中有工种代码，但无相应的职业标准。工作室成立后，积极整合各级资源，组织开展光学加工相关的技术标准和职业标准的建立与开发、职业标准试题库开发等工作，编写与光学加工相关的职业技能鉴定培训教材等。目前，由工作室牵头、联合各企业共同编写的《光学零件检查工》、《光学真空镀膜工》已通过机械工业联合会初审，后续将组织进行全国专家评审。

第3篇：光学加工技术范文

关键词： 回归分析；表面粗糙度；超精密加工；预测模型

中图分类号：TH161 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）24-0034-02

0 引言

由于在对KDP这样的软脆单晶材料进行研磨和抛光的加工过程中能够十分便捷的嵌入晶体，但是却很难采用精密抛光的方法从晶体表面去除杂质，并且亚表层在抛光的过程中很容易造成损伤，这些杂质或缺陷成为零件激光损伤的来源并且这对高功率激光的应用是不能够忍受的，因此，要想采用传统的研磨和抛光方法将KDP晶体加工出超光滑表面具有一定的难度。目前，对此类零件进行加工的时候，国内外普遍采用单点金刚石切削（SPDT）的方式。由于采用“飞刀”的切削方式容易在加工表面形成刀痕而在晶体透射波前增加小尺度的周期扰动。本次实验将重点研究已加工表面粗糙度受到切削速度（转数）、背吃刀量以及进给量（进刀速度）等切削用量的影响。

1 因素水平编码表的编制

因子xj（j=1，2，3）为坐标轴构成的空间称为因子空间。在因子空间寻找能够使表面粗糙度达到最小值的最优解即寻找最优化切削条件。本文采用了三因素二次回归通用旋转组合设计，表1为各个因素的水平编码。对独立变量z1、z2、z3进行线性变换后，就建立起了n、f、ap与z1、z2、z3取值的一一对应关系。

2 回归系数的计算及回归方程的求解

3 切削参数的优选及实验验证

由于采用解析法和通过大量实现来寻找表面粗糙度这一目标函数最小切削参数的最佳组合既麻烦又不现实，因此，我们利用了MATLAB优化软件这个工具。由于在优化KDP晶体超细精密加工表面粗糙度预测模型的时候，利用MATLAB优化软件不需要考虑加工效率，而只需要考虑约束条件，因此能够迅速得到切削参数的最佳组合。经计算优选出的切削参数为：n=390r/min，f=10？滋m/r，ap=32？滋m。此时求得的KDP晶体超精密加工表面粗糙度最优值为Ra=8.5611nm。

在上述条件下进行加工的表面实际测量值Ra=7.37nm。从测量值和预测值的一致性我们可以认为建立的预测模式是可靠有效的。

4 结论

由于本文采用回归分析法建立的预测模型能够通过较少的实验获得大量的信息，因此具有较高的数学模型效率。此外，对于模型的切削参数还可以利用优化软件进行优化。但是，在对加工表面粗糙度进行测量的时候，建立的预测模型受到随机误差的影响也会产生一定的误差，因此，为了解决这个问题，除了在测量表面粗糙度的时候使用分辨率较高的仪器外，还对每个观测值经过多次测量后经平均求得。

参考文献：

[1]杨福兴.激光核聚变光学元件超精密加工技术研究[J].光学技术，2003，29（6）：649-651.

[2]杨福兴.KDP晶体超精密加工技术的研究[J].制造技术与机床，2003（9）：63-65.

第4篇：光学加工技术范文

微模具是微注塑成型的核心，其机械精度直接决定了注塑件的质量，而微模具的成本和寿命则是影响大批量注塑生产的关键因素，微注塑过程的模温控制、排气控制、塑件顶出等设计也与微模具结构密不可分。

聚合物微成型技术是采用模塑成型方法高效率、高精度、低成本、批量生产聚合物微制品的成型技术，主要包括微注射成型技术、微热压成型技术和微挤出成型技术等。目前，对于聚合物微成型尚未形成统一的定义和分类，主要通过其成型的微制品进行定义和分类。广义上讲，聚合物微制品包括以下3种类型：

（1）制品体积或质量微小，整体尺寸小于 1mm，如微机械系统中使用的微齿轮、微透镜、微螺栓螺母等。

（2）制品整体尺寸在毫米和厘米量级，但表面具有微细特征结构，如光学、生化医疗领域使用的导光板、微光栅、微流控芯片、介入导管等。

（3）制品整体尺寸和特征尺寸均无限制，但局部尺寸精度在微米量级，如聚合物高精度非球面镜片等。微成型模具是成型上述微制品的重要装备，其设计的合理性和加工质量直接决定了微制品的成型质量。

聚合物微成型模具的型腔或流道尺寸跨越宏―微观尺度范围，受到尺度效应的影响，成型过程中熔体的流动、传热都与宏观尺度下不同；对模具型腔的通气、排气、微小制品的脱模取件等有特殊要求，传统的模具设计理论和方法在微成型模具设计中不再完全适用，因此微成型模具的设计已成为国内外研究的热点和难点。

微注塑成型模具的特点：近年来，关于微注塑模具制造技术的研究受到广泛关注。一般认为微模具应符合以下特征：其应用对象的整体尺寸或局部尺寸小于1mm；微模具微细尺寸从几微米到几百微米；微模具表面粗糙度值在0.1μm以下。随着微加工和精密加工的发展，微模具的概念也不断向前演变。目前，采用LIGA制造的微注塑模具已可用来生产质量小于1mg或者局部结构化面积只有几平方微米的极微小型注塑制品。

微注塑成型模具制造技术：

1、微注塑成型模具组成。微注塑模具由模架部分和型芯组成，二者可以制作为一体，也可以分别加工，然后通过螺纹或过盈配合连接，称为镶块式微模具。后者更有利于拆卸更换和零部件的重复利用，同时也能够发挥不同加工方法的优势。对于镶块式微模具，其模架材料多选择优质模具钢，可以根据注塑机尺寸选定标准模架再加工，在模架上通常设置有热流道、浇口、冷水道、真空排气槽、顶出塑件机构等。模架上不含要复制的微细结构，采用机械加工方法就能满足一般精度要求。镶块式微模具中，用于复制的微结构部分镶嵌在模架中，称为型芯，有些文献也称之为镶块。微注塑工艺要求型芯尺寸精度高、耐高温、耐冲击、耐疲劳、并且能与模架机构和特征位置相配合。根据型芯所用材料可以将微注塑型芯分为金属微型芯和非金属微型芯。

2、金属材料微型芯加工。通常考虑热膨胀系数小、弹性系数大的材料作为制作微注塑型芯或整体模具材料。在微注塑起步阶段，人们多选择耐热和耐冲击的金属材料制作整体模具或模具型芯，如钢、铝合金、镍、铍铜合金等。适用于这些材料的加工方法可分为去除材料成型和堆积材料成型。

微成型模具的精密制造是成型高质量聚合物微制品的技术保证。传统加工方法可以实现微成型模具部分零部件的加工，但难以加工具有微细三维结构的成型零件，而微细加工技术为微成型模具微细结构的加工提供了条件。微细加工技术是指制造微小尺寸制品或结构的生产加工技术，可以分为以下3种类型：3种类型：（1）在传统加工方法上发展起来的微机械加工技术，如微车削、微铣削、微磨削技术等。（2）在特种加工方法上发展起来的微细特种加工技术，如微细电火花加工、微细电化学加工、微细高能束加工、微细电铸加工、水射流微细切割技术等。（3）基于LIGA的加工技术如LIGA、UV-LIGA、电子束 LIGA 和激光 LIGA 技术等。微细加工技术的选择主要取决于加工尺寸、表面质量、深宽比和经济条件等。微成型模具存在跨尺度的几何尺寸，局部特征尺寸微小，几何精度和装配精度要求极高，因此制造微成型模具关键零部件可能需要结合多种微细加工技术。

微注射成型模具制造技术：微型腔是微注射成型模具的核心零件，其结构尺寸及精度在微米级，表面精度要求较高，微型腔的加工质量直接影响制品的成型质量，是微注射模制造的难点。对于微型腔的加工目前主要采用微机械加工技术、微细特种加工技术和基于 LIGA 的加工技术。

从微注塑成型模具角度综述了微注塑成型模具设计和制造几种策略和具体方法，对目前的微模具组成、微型芯加工方法及优缺点进行了归纳总结，对微模具设计要点进行了分析。其结论如下：

1）微注塑模具与常规注塑模具主要差异在于加工方法、控温方法、真空排气、脱模方式等方面，采用镶块式微模具组合形式，有利于拆卸更换和零部件的重复利用，同时也能够发挥不同加工方法的优势。微注塑模具结构设计的要求与常规注塑模具有诸多不同，重点集中在模温快速变换、抽真空辅助排气和微塑件脱模等几个方面。

第5篇：光学加工技术范文

1无掩膜电化学微/纳米加工技术无掩膜电化学微/纳米加工技术是基于微/纳米电极针尖或针尖阵列的扫描探针显微镜(SPM)技术，包括电化学扫描隧道显微镜(EC-STM)和电化学原子力显微镜(EC-AFM)、超短电压脉冲技术(US-VP)、扫描电化学显微镜(SECM)、扫描微电解池(SMEC)等，加工的精度由针尖电极的尺寸决定。无掩膜技术的优点在于所加工的三维结构的尺度和精度可以达到微/纳米级别，缺点是材料去除率低以及加工效率低。

1．1电化学扫描探针显微镜(EC-SPM)电化学扫描隧道显微镜由Kolb课题组于1997年提出。与“蘸水笔”技术很类似，首先在STM探针上沾上带有Cu2+的溶液，再移到金基片上通过电沉积形成铜纳米团簇。此方法的加工精度非常高，团簇的直径一般在亚纳米级别，高度可以控制在几个纳米［7］。然而，由于很多金属的还原电位低于氢析出电位，很难在水溶液中通过电沉积的方法得到纳米团簇或微/纳米结构。最近，厦门大学毛秉伟教授课题组在室温离子液体环境中电沉积得到了活泼金属锌和铁的纳米团簇图案［8-10］。原子力显微镜与电化学联用可以达到类似的结果。虽然单点加工作业效率低，但是由于金属的电沉积速度很快，如果采用阵列SPM探针，可以大幅度提高加工效率。EC-SPM最大的不足在于SPM的扫描行程非常有限，因此加工的尺度范围很小。目前本课题组正在研发大行程(100mm×100mm)的EC-SPM技术。

1．2超短电压脉冲技术Schuster发展了超短电压脉冲技术(USVP)，将微/纳米电极、电极阵列或者带有三维微结构的模板(工具)逼近待加工的导电基底(工件)，然后在针尖与基底之间施以纳秒级电压脉冲。由于电极/溶液界面的时间常数为双电层电容和工具与工件之间溶液的电阻的乘积(τ=RCd)，而后两者与工具和工件之间的距离有关，所以在工件与工具之间施加纳秒级的电势脉冲时，只有距离工具最近的工件部位发生阳极溶解，从而得到尺度可控的微型结构［11］。本质上讲，这种技术具有距离敏感性，加工的精度较高。我国已有研究人员正在开展这种技术的研究［12］。

1．3扫描电化学显微镜扫描电化学显微镜(SECM)是一种以超微电极或纳米电极为探针的扫描探针技术，由一个三维精密定位系统来控制探针电极与被加工基底之间的距离，通过在针尖与基底之间局部区域激发电化学反应，可以获得各种微结构图案。该技术通过电流反馈原理定位微/纳米电极针尖，与STM和AFM相比，虽然空间分辨率有所降低，但是化学反应性能得到增强，大大拓展了微/纳米加工的对象，成为一种重要的微/纳米加工技术。SECM在微/纳米加工中的应用详见文献［13］。

1．4扫描微电解池扫描微电解池(SMEC)是利用毛细管尖端的微液滴与导电工件形成接触，对电极插入到毛细管中与导电的加工基底构成微电解池，并以该微电解池作为扫描探针。由于电化学反应被限制在微液滴中，因此微液滴的尺寸决定了加工的精度［14］。近期的研究结果表明，通过该方法可以制作形状可控的铜纳米线，在微电子元器件的焊接技术中表现出显著的优势［15］。我们课题组采用该方法合成了各种微/纳米晶体或聚合物功能材料，用于构筑电化学功能微器件［16-17］。

2掩膜电化学微/纳米加工技术掩膜微/纳米加工技术包括LIGA技术、EFAB技术、电化学湿印章技术(EC-WETS)和电化学纳米印刷技术。这些加工技术的主要原理都是将电化学反应控制在具有预设微/纳米结构的掩模内。工件通常是导电的，同时也作为电极。LIGA和EFAB技术需要通过光刻在工件上形成微结构，然后通过电沉积方法在其间得到金属微/纳米结构。电化学湿印章技术和电化学纳米压印技术使用的是凝胶或固体电解质模板，模板与工件接触，利用电沉积或刻蚀形的方法形成所需的微/纳米结构。

2．1LIGA技术LIGA(德语Lithographie，Galvanoformung，Abformung的缩写)是一种加工高深宽比微/纳米结构的方法［18-20］。先在导电基底上涂覆一层光刻胶，通过光刻曝光后形成高深宽比的微/纳米结构;然后在含有微/纳米结构的光刻胶模板上电沉积金属，去除光刻胶后得到金属微/纳米结构。获得的金属微/纳米结构还可以进一步作为加工塑料和陶瓷材料工件的模板。LIGA加工的深宽比可以达到10～50，粗糙度小于50nm。该技术使用的X射线曝光光源价格昂贵，而紫外曝光工艺又受相对较低的加工深宽比的制约。另外，如何在有较高深宽比的光刻胶微/纳米结构中实现高质量的电铸也是需要解决的问题。

2．2EFAB技术EFAB(ElectrochemicalFabrication)是由美国南加州大学AdamCohan教授提出的一种微/纳米加工方法［21-23］。EFAB技术首先利用CAD将目标三维微/纳米结构分解成容易通过光刻加工的多层二维微/纳米结构;然后将设计好的微/纳米结构层和牺牲层一层一层地沉积于二维光刻胶模板中;去掉光刻胶模板和牺牲层金属就可以得到所需的微/纳米结构。每一个电铸层都要求高度的平坦化，以确保下一步工艺的质量。化学抛光(CMP)是常用的抛光方法，但是其价格昂贵，大大增加了工艺成本。另外，逐层加工对多层结构之间的精确对准有着很高的要求，任何两层之间的对准错误都将会导致整个微/纳米加工流程失败。2．3电化学湿印章技术Grzybowski提出了一种利用含有刻蚀剂和微结构的凝胶模板来实现导体或半导体材料的化学刻蚀技术［24］。我们课题组采用琼脂糖凝胶模板作为电解质体系，提出了EC-WETS技术，通过电沉积、阳极溶解或化学刻蚀等途径实现微/纳米结构的加工［25］。目前的主要问题是如何控制反应物的侧向扩散，提高反应物在胶体中的扩散速率以及加工的精度。

2．4固体电解质电化学纳米印刷技术AgS2是一种具有银离子传输能力的固态超离子导体电解质，Hsu等制备了AgS2微/纳米结构模板。当银工件表面接触到超离子导体模板时，在工件上施加一定的电压，银工件表面与模板的连接处将会发生银的阳极溶解，银离子在AgS2电解质中迁移，沉积到AgS2模板另一侧的对电极上［26-27］。这种方法的主要缺陷是可以用作模板的固体电解质有限，机械强度差，而且，工件表面溶出的阳离子在固体电解质中的扩散速度慢，加工效率低。

3约束刻蚀剂层技术微/纳米加工技术必须满足以下3点要求:微/纳米级加工尺寸，能加工复杂的三维结构以及实现批量化生产。然而非掩膜技术不适合批量生产，掩模技术又难以生产连续曲面等复杂的三维微结构。我们课题组致力于电化学微/纳米加工领域已有20多年，由田昭武院士提出的具有自主知识产权的约束刻蚀剂层技术(CELT)可以满足对微/纳米加工技术的上述3个基本要求，本节将予以详细介绍。

3．1基本原理约束刻蚀剂层技术是通过一个随后的均相化学反应将电化学、光化学或光电化学产生的刻蚀剂约束至微/纳米级的厚度，从而实现微/纳米精度的加工。约束刻蚀剂层技术主要分为以下3个步骤:①刻蚀剂的生成反应为:RO+neorR+hvO(+ne)(1)其中R为刻蚀剂前驱体，O为刻蚀剂。CELT使用的工具既是光/电化学体系的工作电极又是微/纳米加工的模板，即刻蚀剂通过电化学、光化学、光电化学的方法在模板表面产生。由于刻蚀剂在溶液中的扩散，刻蚀剂的形状和厚度很难控制，这取决于刻蚀剂的扩散性质、模板电极的大小和形状。为了确保加工精度，就必须控制刻蚀剂的扩散仅仅发生在模板电极表面微/纳米级的尺度范围以内。②约束反应为:O+SR+YorOY(2)其中S为工作溶液中的约束剂，Y是约束剂S与刻蚀剂O反应的产物或者光/电化学反应生成的自由基衰变产物。由于约束反应的发生，使刻蚀剂的扩散被限制在模板电极表面微/纳米级的尺度范围以内，约束刻蚀剂层的厚度取决于约束反应的速率或自由基O的寿命。约束刻蚀剂层的理论厚度为［28］:μ=(D/Ks)1/2(3)其中μ为约束刻蚀剂层的厚度，D为刻蚀剂在工作溶液中的扩散系数，Ks为约束反应(式(2))的准一级反应速率常数。当Ks为109s－1时，约束刻蚀剂层的厚度将达到1nm。由于刻蚀剂层被约束在微/纳米尺度范围内，刻蚀剂层保持与加工模板一致的形状。因此，约束刻蚀剂层技术的加工精度取决于约束刻蚀剂层的厚度。③刻蚀反应为:O+MR+P(4)式中M为被加工材料，P为刻蚀产物。当模板电极逐渐逼近工件使约束刻蚀剂层与工件表面接触时，工件表面将与刻蚀剂发生化学刻蚀反应，直到在工件表面生成与模板电极三维微/纳米结构互补的微/纳米结构。

3．2微/纳米加工仪器用于微/纳米加工的CELT仪器主要由电化学工作站、三维微位移控制器、计算机反馈系统三部分构成［29-33］(图1)。电化学工作站用于调控CELT化学反应体系;三维微位移控制器用于模板工具的定位和进给。控温系统和工作液循环系统等附属系统在这里不做展示。计算机用于CELT整体系统的信息发送和反馈，以确保整个微/纳米加工过程协同完成。

3．3化学反应体系的筛选对于CELT而言，首先是要选择合适的化学反应体系。在实验中，我们使用一个柱状微电极作为工具电极来产生针对特定加工材料的刻蚀剂。比如在加工半导体砷化镓时，溴是常用的刻蚀剂，而胱氨酸作为约束剂用以调控刻蚀剂层的厚度［34-39］。整个刻蚀体系的化学反应表示如下:16Br－8Br2+16e(5)5Br2+RSSR+6H2O2RSO3H+10Br－+10H+(6)3Br2+GaAs+3H2O6Br－+AsO3－3+Ga3++6H+(7)用于加工砷化镓的CELT化学体系的循环伏安图见图2(a)［34］。刻蚀剂的生成反应(式(5))是一个可逆的氧化还原反应。由于工作液中胱氨酸(RSSR)与溴的约束反应(式(6))，胱氨酸被氧化为磺酸(RSO3H)，体系的法拉第电流显著增加，这表明约束刻蚀剂层的厚度减小。如图2(c)所示，纳米加工的精度得到良好改善［38］。值得注意的是，约束刻蚀剂层的厚度可以通过改变约束剂的浓度来调节。这对于超光滑表面的加工十分重要，可以根据实际技术要求调整工艺。SECM可以用来探测工具表面刻蚀剂的浓度分布，并且可以用来获取CELT化学反应体系的动力学参数，这对于优化CELT微/纳米加工的技术参数十分重要［40-41］。

3．4复杂三维微结构的CELT加工CELT已被证明可以成功地用于金属、合金、半导体、绝缘体表面复杂三维微结构的加工［42-49］。在三维微结构的加工实验中，使用的是具有互补结构的模板电极。模板材料可以是铂铱合金、硅、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。在具有三维微结构的硅或PMMA模板上首先沉积一层钛，然后再溅射一层铂，以确保模板在加工过程中的导电性和稳定性。在金属或合金基底上加工三维微结构的关键是在工具电极表面产生氢离子作为刻蚀剂，以氢氧化钠作为约束剂。目前，各种三维微结构已经被成功复制在铜［50-51］、镍［51-52］、铝［53］、钛［54］、镍钛合金［55］、Ti6Al4V［56］、镁合金［57］基底上。对于半导体硅［32，58-62］或砷化镓［34-39］，一般以溴作为刻蚀剂，以胱氨酸为约束剂。图3所示的是采用CELT在n型砷化镓基底上加工出的三维衍射微透镜阵列，这是CELT加工出的首例光学微器件［39］。整个微透镜阵列是一个八相位衍射光学器件，每个小微透镜由8个同心圆以及7个台阶位构成。7个台阶位的总高度是1．3μm，每个台阶的平均高度为187nm。添加剂对提高刻蚀产物的溶解性至关重要，在硅微加工中，通常加入氟化钠以避免硅沉淀。最近，由光电化学或光化学生成自由基刻蚀剂也取得了初步进展，例如二乙胺自由基刻蚀铜［63］。

3．5超光滑表面的CELT加工如果工具模板不是复杂三维结构，而是一个超光滑平面，CELT能否发展成为一种整平技术呢?由于集成电路和超精密光学器件等领域的巨大市场需求，将CELT发展成为一种超光滑表面加工技术具有十分重要的意义。最近，我们采用CELT的基本原理开展了超光滑表面加工的研究工作，该方法有可能代替现有的化学机械抛光技术(CMP)，用于超大规模集成电路中铜互连结构的整平。初步的研究结果表明CELT对铜的整平有着良好的效果(图4)。CELT抛光的关键在于确保约束刻蚀剂层在大面积范围内保持均一的浓度分布。尽管大面积超光滑工具电极的流体力学设计非常必要，但是最简单的方法是使用一个线型工具电极对在加工平台上做旋转运动的工件进行作业。本课题组正在将传统的机械加工作业方式与CELT进行对接，这无疑将在超光滑表面及其微/纳米二级结构的加工领域发挥更加重要的作用［33］。

第6篇：光学加工技术范文

与传统光学不同的是，由光学与微电子、微机械、纳米技术互相融合、渗透、交叉而形成的前沿学科――微纳光学，变革了传统光学与技术的发展路线。这门新兴的交叉学科在信息、能源、生命、环保、宇航、国防等领域均已产生新的重要应用。在我国，微纳光子学的发展也日益受到重视，未来发展前程似锦。

1996年，付永启博士毕业。近20年过去，付永启一直没有离开过微纳光学研究领域，在他看来，尽管微光学似乎看不见，摸不着，但从人们的生活乃至国家的高尖端科学都离不开它。这正是它的魅力所在。

“微纳光子虽小，照亮我们未来的路”

1994年，付永启在中国科学院长春光学精密机械与物理研究所攻读博士学位，“当时是跟导师一起做国家航天项目中的一个子项目――‘动态目标发生器’的研究，我主要负责曲面光刻的研究。”那是他接触到微光学并逐渐对微光学元器件的设计制作产生兴趣的开始。

在博士后研究阶段，付永启又接着在衍射光学元件的设计制作方面开展了深入研究。随后为了开阔视野、提升研究能力，付永启于1998年赴新加坡南洋理工大学精密工程与纳米技术中心作研究员，借助当地优越的软硬件条件继续深入开展微光学以及后期纳米光学领域的研究工作。

从此，一个崭新的世界――纳米光学这个交叉领域逐步在他面前展开。

正如他所说的“学得越多就会发现自己不懂的东西越多”，在学习和研究过程中，他觉得不应该囿于领域，萌生了走出国门看看的念头。1998年，他选择赴新加坡南洋理工大学精密工程与纳米技术中心做研究员。后来，又通过那里获得了在麻省理工学院作访问学者的机会。

通过与科研院所及工业界的合作，付永启开展了多个横向和纵向项目研究，接触到了微电子、微机电系统（MEMS）、微纳加工、纳米计量及生化分析等多学科领域的知识，先后完成了多项重大研究课题，并取得了许多创新性成果。

借助于国外较好的软硬件条件，付永启快速提高了独立开展科研工作的能力。东西方文化在他身上相遇，已经不再是形式的混体，而是精神层面的和平融合，使得付永启的治学态度里，囊括了中国智慧的通达以及西方思想严密的逻辑性，在这种态度的指引下，他对科研工作有了更深层次的认识，同时对科学研究也更加热爱。

2001年，付永启将目光专注到了一种新的微纳光学元件一步加工制作方法―聚焦离子束制作技术上，经过两年的反复研究、实验，终于获得成功并使该技术逐渐走向成熟。

付永启利用纳米加工技术实现了微光学元件与光电子元/器件的集成一体化，即利用聚焦离子束技术直接一步将微光学元器件甚至纳米光子元器件与光电子器件（如半导体激光器、光导纤维等）集成于一体，从而达到直接控制光束的目的。这一技术摆脱了传统的采用离散光学元件对激光束进行准直或聚焦的方法，不但减少了光学系统的元件数，而且节省了空间，更容易实现系统的轻量化和小型化，对微系统的开发具有重要意义。

同时，他还发现了两种材料，它们在聚焦离子束轰击下具有材料自组织成型特性，该特性可直接用于微光学元件的结构成型。以该技术为基础，能够制作出几种特定的微光学元件，包括微正弦光栅、微闪耀光栅等。

此外，付永启还利用聚焦离子束直接写入法和辅助沉积法成功实现了微光学元件与光电子元/器件的集成一体化；也就是说，该集成一体化既可以采用基于聚焦离子束去除材料的方法实现，也可以利用材料生长的方法来得到。从而为光学系统的小型化、微型化、平面化提供了制作技术保障。该集成一体化元/器件已经广泛应用于生命科学、生化、通信、数据存储等领域，至今仍在应用，还没有其他方法能够替代。

值得一提的是，聚焦离子束技术在微电子行业的广泛应用，大大提高了微电子工业上材料、工艺、器件分析及修补的精度和速度，目前已经成为微电子技术领域必不可少的关键技术之一。同时，由于它集材料刻蚀、沉积、注入、改性于一身，有望成为高真空环境下实现器件制造全过程的主要加工手段。

“研究要服务社会，我们要瞄准国家重大需求”

“在国外更能体会到‘国家’两字的真实内涵，真心希望自己的祖国能够早日强大。当2008年北京奥运会开幕式上播放出《我的祖国》这首歌时，激动的心情难于言表，内心百感交集。” 付永启感慨道。2007年，付永启放弃国外优越的待遇和生活，带着累累硕果和先进理念回国，先后受聘于中国科学院光电技术研究所微细加工光学技术国家重点实验室和电子科技大学物理电子学院。

“刚回国时想有一个属于自己独立的科研小组和相对宽松的科研环境，在这种环境中能静下心来实际做点科研，希望能从科研工作和培养学生方面体现出自身的价值所在。科学研究最终是要服务社会的，而具体的应用领域要瞄准国家的重大需求。”付永启是这样说的，也是这样做的。

在学校和所在团队的支持下，付永启在纳光子结构、元器件及其应用方面取得多项国家自然科学基金项目的资助。提出了两种基于纳金属结构的超分辨透镜，该透镜可方便地通过聚焦离子束技术一步制作出来，其光学表征可利用近场扫描光学显微镜实现；基于表面等离子体极化用于生化免疫分析：设计和制作了菱形纳金属颗粒，并成功地用于老年痴呆症（ADDL）以及SEB病毒素的测试；有源及无源光电子器件与衍射光学元件的集成；基于聚焦离子束技术的微光学元器件的一步制作技术的开发和拓展；基于纳光子器件微探头的纳米计量系统的概念设计：提出利用纳光子超透镜微探头并结合激光多普勒外差干涉技术实现纳米缺陷的动态在线检测，该内容已获得美国专利授权。

研究工作的创新点主要体现在微光学元件的加工制作技术上，国际上首创采用聚焦离子束技术直接一步加工和制作微小光学元件，具体包括微型衍射、折射、折衍混合、柱面、及椭球面透镜等。这一创新技术解决了一些常规微光学元件制作方法难以实现的微光学元器件集成一体化问题，为光学系统紧凑化和小型化，以及微光学系统的研究开发提供了一条新的有效途径。

如果把才华比作剑，那么勤奋就是磨刀石。付永启和课题组成员付出了超乎寻常的努力，经过多年的努力拼搏，在纳米光学、微细加工、纳米加工、衍射光学及微光学领域取得多项研究成果，在国际相关著名学术期刊和国内核心学术期刊上150余篇，其中被SCI检索收录论文120余篇，以第一作者撰写和58篇，以通讯作者100余篇，JCR分区一区刊物论文23篇，影响因子IF>3.0的论文46篇（占SCI论文总数的34%），论文累计被引次数1100余次，单篇他引最高次数83次，JCR统计h指数18。其中，代表论文之一：“Optics Express 18（4）， 3438-3443 （2010）”被国际文献追综机构BioMedLib于2011年2月28日评为纳光子结构领域的“Top10”论文之一；此外，在该领域国际著名学术刊物Plasmonics（该刊物属于JCR分区一区刊物）上陆续发表系列研究论文22篇。

此外，付永启在微纳加工及纳米光学领域分别撰写五部英文专著中的各一章：即Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology（2nd Edition，出版号：ISBN： 1-58883-159-0）、Lithography： Principles， Processes and Materials（出版号：I S B N： 978-1-61761-837-6） 、Plasmonics： Principles and Applications（出版号：ISBN： 979-953-307-855-6）Ion beams in Nanoscience and Technology（出版号：ISBN 978-3-642-00622-7）、和《Nanofabrication》 （出版号ISBN： 978-953-307-912-7）；并独立撰写中、英文专著各一部，分别为《纳光子学及其应用》（出版号ISBN： 978-7-80248-537-2）（该书是目前国内唯一一部具有自己独立编著版权的全面系统地介绍纳米光学发展前沿的中文专著，出版后得到同行的一致好评。）、英文专著书名为《Subwavelength Optics：Theory and Technology》；并以此为基础，在国内首次开设了《亚波长光学》课程，于2009年秋在电子科技大学作为研究生专业课程讲授。自2010年电子科技大学研究生院和中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研究生部均采用《纳光子学及其应用》一书作为研究生专业课程：《亚波长光学》及《纳米光学》的指定教材。该书作为2011年电子科技大学“十二五”规划研究生教材建设立项支持（项目编号：11211CX20401），于2012年12月末成功出版了修订版。

有关利用聚焦离子束一步制作微光学元件的内容被法国DELAWARE大学电子和计算机工程系Robert G.. Hunsperger教授写入其编著的教科书《Integrated Optics： Theory and Technology》（第五版）的一个章节中。部分研究结果还被美国网络多媒体组织NANOPOLISTM于2007年出版的《纳米技术百科全书》多媒体教程引用并收录， 并被邀请作“聚焦离子束”章节的内容评审人。

学术刊物论文中有关基于聚焦离子束直接沉积实现微型柱面透镜与边缘发射型半导体激光器集成化实现激光束的一维和二维整形的技术、以及类金刚石薄膜上一步写入微透镜技术，被国际上面向工业界的杂志Laser Focus World分别摘录并以新闻简报的形式在“光电子世界新闻”栏目中公布；并已分别获得美国发明专利和中国发明专利的授权。

鉴于他出色的科研成就，近年来相继在美国、加拿大、日本、韩国、新加坡、中国等国举办的衍射光学与微光学、微加工及纳米加工、离子束及应用、精密工程、纳米技术NanoTech 2004、亚洲光电子Photonics Asia 2004、ICAMT2005、NanoMan2008、Nanophotonics2009等专题会议及年会上作大会报告及特邀报告。

2010年，付永启被国家科技部聘请为国家重点基础研究计划（973）项目“光学自由曲面制造的基础研究”的项目专家组成员；并受邀分别担任国际学术刊物Physics Express、Quantum Matter、Journal of Electromagnetic Field Analyses and Applications的高级主编、副主编、及编委。

第7篇：光学加工技术范文

河南平原光电有限公司制造四部光学球面抛光一班以四个 “一流”为主要内容，以“安全”“和谐”为目标，在开展创建“工人先锋号”建功立业竞赛活动中，取得了突出成效，先后被兵器工业集团公司授予“五好一准确”优秀班组，河南省总工会“工人先锋号”,并被国防工业企业联合会作为xx年度“管理创新”成果的一个典型案例，xx年5月被中华全国总工会授予全国“工人先锋号”.

光学生产是平光公司的一项主业生产，“球面抛光”则是这条生产线上工艺要求最高、最具牵制作用的一道关键工序。球面抛光一班共有16名员工，平均年龄40岁，其中男工2名，女工14名。包括技师3名，高级工3名，中级工7名，党团员各1名，文化程度：大专4人，中专2人、高中8人、初中1人。承担着公司近2/3的光学零件球面抛光工序的加工任务。

为了扎实开展创建“工人先锋号”建功立业竞赛活动，她们确定了以“建树一流素质、创造一流工作、提供一流服务、取得一流业绩”四个“一流”为主要内容，以“保持安全生产”、“打造和谐团队”为目标，做到了有方案、有措施、有考核、有奖惩，使创建活动落到实处。

建树一流素质 她们紧紧抓住“作风”与“技能”两个关键点，从班组文化开始，凝心聚力，提升素质。在每周的“班组例会”中，增加了文化理念案例评说、法规制度遵守点评，职业道德事例讲评，“五好一准确”(完成任务好、现场管理好、质量安全好、成本控制好、精神文明好、管理信息真实准确)自查打分等，使思想作风和业务技能工作同步提高，实现了班组管理科学化、民主化、规范化、特色化。

球面抛光一班承担着公司全部球面光学零件军品、新品科研生产，及年近350万对外劳务协作任务。随着对外协作任务的不断扩大和光学生产科技含量的不断增加，尤其是一些环境要求特殊甚至于太空环境的光学零件，班组开展了针对性的业务知识、专业技能培训，全体成员参加了80人次的技术培训、岗位练兵，业务水平明显提高，2人入选“二五八人才”和10人“车间骨干人才”.班组还积极开展“导师带徒”活动，班组中的老师傅耐心指导新入厂的大学生，在空闲时间和大学生谈心，引导他们认真学习业务知识，树立新时代技术工人的良好形象，严格要求这些新入厂的学生把理论知识和平光生产的实际相结合起来，努力做到理论上更加扎实技术上能够精益求精，务实创新，成为企业发展和班组建设的新生力量。

创造一流工作 班组深入开展技术创新活动，牢固树立成本控制、节约降耗意识，特别是在xx年，积极开发新产品，研究和应用新材料、新技术、新工艺，努力改进工艺设备，改善操作，对于技术含量高，加工难度大的零件，班组成员积极与技术人员配合，积极创新以满足客户的技术要求。

例如：在加工航空航天某研究所一个焦距长达17000mm的批量等厚透镜时，传统放大口径抛光磨边的工艺，已不能满足产品高精度要求，只有严格控制边厚差，来保证透镜的光轴偏心要求。按该件焦距算得边厚差仅有0.0034mm,给加工及检测都提出了传统工艺不能克服的困难，球面抛光一班技师骨干与技术人员一起在德国进口数控铣磨抛光设备上开展工艺创新活动，利用该设备同时开发磨边功能，将该件边厚差控制在0.002mm以内，优化了传统工艺，同时在抛光工序一次完成了光轴定心磨边工序，大大缩短了工艺流程，极大的提高了批量传统球面零件的加工效率和精度，快速响应客户市场及高品质的光学零件，得到了客户的高度评价。利用此创新工艺，该班组在数控设备加工某军品产品中的15种零件，在未增加人员的情况下，短短一个多月时间，仅一人完成了全部15种零件抛光任务，这是传统抛光工艺所无法办到的，该创新工艺的效率是传统抛光工艺效率的5倍;仅此一项创新活动节约材辅料近9万元。

该班组在开展创新工艺的同时，积极开展多波段红外光学材料新加工技术研究，不断探索了红外晶体Ge、ZnS等材料的加工技术，为公司产品发展不断储备新技术。

提供一流服务 班组坚持文明、优质、诚信的服务理念，积极开展服务创新，坚持为产品配套单位(班组)、下道工序提供热情周到、规范满意的服务，不断提高服务竞争力，xx年，班组采取了各种措施改进生产，力争为客户提供高质量、高品质的产品，使公司的客户满意度、公众认知度得到大幅提高。同时，班组通过制造部积极和其它的光学厂进行交流，就加工零件过程中遇到的各种问题和困难进行探讨，然后总结经验，积极创新，解决生产过程中的问题。例如某产品的双凸透镜，材料为ZF11,质地软，化学稳定性差，若把零件涂完粘结胶后放置时间过长则会出现黑印子，同时清洗的时候也不能在酒精中放置时间太长，针对这种情况，经过探讨和研究以后采用了在抛光以后立即涂上保护液或者缩醛胶，然后再冷却下盘清洗，这样既保证了产品的质量，又且解决了该产品的工艺难题，提高了公司在该产品的生产上的工艺水平。

取得一流业绩 作为公司军、民品光学生产任务的关键班组，她们紧密结合岗位工作实际，积极投身于岗位创一流、建功当先锋，把先进理念转化为先锋行为，不仅年年月月保质保量全面完成任务，而且还协助其他班组完成了如光学截止干涉滤光膜和窄带干涉滤光片的研制、多波段超宽带增透膜膜系的开发、加热膜工艺的改进与金属剃度衰减滤光膜工艺的创新等工作。xx年完成加工零件751种、32941件，总产值347万元。在公司和车间开展的劳动竞赛中，该班组因两个文明建设成绩突出，月月榜上有名，并在年底获得明星班组特等奖。

保持安全生产 单位和班组认真贯彻“安全第一，预防为主，”的方针，始终坚持群监群防的原则，积极开展“安康杯”竞赛、“安全生产月”等安全生产活动，做到无人身伤亡和重大质量、设备事故。安全生产工作方面，积极组织班组成员学习《安全生产》手册，认真开展“反三违”、“安康杯”竞赛、“安全生产月”活动，做好设备的维护和保养工作，针对球面抛光机器的特点，积极和机电修班组相结合，定期检查轴承和线路，避免安全事故的发生。与此同时组织人员定期对设备进行保养，每日进行基本的维护，坚决杜绝存在安全隐患的机器的使用。在部门领导的关怀下，在班长卢玉琴的以身作则的表率作用下，全面提高了班组成员的安全意识，有效的防止和杜绝了各类安全事故的发生。

第8篇：光学加工技术范文

关键词:技术特点;技术种类;发展趋势

一、概述

传统的机械加工技术对推动人类的进步和社会的发展起到了重大的作用。随着科学技术的迅速发展,新型工程材料不断涌现和被采用,工件的复杂程度以及加工精度的要求越来越高,对机械制造工艺技术提出了更高的要求。

二、特种加工技术的特点

(一)加工范围上不受材料强度、硬度等限制。特种加工技术主要不依靠机械力和机械能去除材料,而是主要用其他能量(如电、化学、光、声、热等)去除金属和非金属材料,完成工件的加工。故可以加工各种超强硬材料、高脆性及热敏材料以及特殊的金属和非金属材料。

(二)以柔克刚。特种加工不一定需要工具,有的虽使用工具,但与工件不接触,加工过程中工具和工件间不存在明显的强大机械切削力,所以加工时不受工件的强度和硬度的制约,在加工超硬脆材料和精密微细零件、薄壁元件、弹性元件时,工具硬度可以低于被加工材料的硬度。

(三)加工方法日新月异,向精密加工方向发展。当前已出现了精密特种加工,许多特种加工方法同时又是精密加工方法、微细加工方法,如电子束加工、离子束加工、激光束加工等就是精密特种加工:精密电火花加工的加工精密度可达微米级0.5～1u m,表面粗糙度可达镜面Ra0.021.1m。

(四)容易获得良好的表面质量。由于在加工过程中不产生宏观切屑,工件表面不会产生强烈的弹、塑性变形,故可以获得良好的表面粗糙度。残余应力、热应力、冷作硬化、热影响区及毛刺等表面缺陷均比机械切割表面小,尺寸稳定性好,不存在加工中的机械应变或大面积的热应变。特种加工的主要应用范围有

1.加工各种难切削材料。如硬质合金、钛、合金、耐热钢、不锈钢、淬硬钢、金刚石、红宝石、石英以及锗、硅等各种高硬度、高强度、高韧性、高熔点的金属及非金属材料。

2.加工各种特殊复杂零件的三维型腔、型孔、群孔和窄缝等。如发动机机匣、整体锅轮、锻压模和注射模的立体成型表面,各种冲模、冷拔模上特殊断面的型孔,炮管内膛线,喷油嘴、栅网、喷丝头上的小孔、窄缝等。

3.加工各种超精、光整或具有特殊要求的零件。如对表面质量和精度要求很高的航天航空陀螺仪、阀,以及细长轴、薄壁零件、弹性元件等低刚度零件的加工,有些方法还可用于纳米级加工。

4.以高能量密度束流实现焊接、切割、制孔、喷涂、表面改性、刻蚀和精细。

三、特种加工技术的种类

特种加工技术所包含的范围非常广,随着科学技术的发展,特种加工技术的内容也不断丰富。

(一)电火花加工

电火花加工又称作电蚀加工或放电加工,是将工具电极和工件置于绝缘的工作液中,工件和工具分别接直流脉冲电源正极和负极,加上电压,利用工具电极和工件电极间脉冲放电时产生的电蚀现象对材料毛坯进行加工。

(二)电化学加工

电化学加工是通过电化学反应去除工件材料或在其上镀覆金属材料等的特种加工。该方法主要包括电解、电镀、电铸、电化学抛光等工艺方法。

(三)高能束流加工

高能束流加工也称为三束流加工,是利用能量密度很高的激光束、电子束或离子束等去除工件材料的特种加工方法的总称。其中电子束加工技术改变了原有的设计思想,可将原有的高精度复杂难加工型面或无法加工的大型整体零件分成若干个易加工的单元,精加工和热处理以后,用电子束将其焊接成整体零件。

(四)物料切蚀加工

物料切蚀加工包括超声波加工与水喷射加工、磨料喷射加工、磨料流动加工。是指利用流体、磨料,流体与磨料的混合液等动能,去冲击、抛磨、浸蚀工件被加工部位而实现去除工件材料的方法。

(五)复合加工

复合加工是指用多种能源组合进行材料去除的工艺方法,大多是在机械加工的同时应用流体力学、化学、光学、电磁学和声波等能源进行综合加工,这些加工方法能够提高加工效率或获得很高的尺寸精度、形状精度和完整的表面。

四、特种加工技术的发展趋势

(一)采用自动化技术充分利用计算机技术对特种加工设备的控制系统、电源系统进行优化,建立综合参数自适应系统、数据库等,进而建立特种加工的cAD/cAM和FMS系统,这是当前特种加工技术的主要发展趋势。

(二)向工程化和产业化方向发展不断改进、提高高能束源品质,对大功率、高可靠性、多功能、智能化加工设备的研发是今后的重点发展方向。

(三)着力开展精密化研究高新技术的发展促使高新技术产品向超精密化与小型化方向发展,正向亚微米级和纳米级迈进,对产品零件的精度与表面粗糙度提出更严格的要求。

(四)污染问题是影Ⅱ自和限制某些特种加工应用、发展的严重障碍,加工过程中产生的废渣、废气如果排放不当,会造成环境污染,影响工人健康。必须花大力气处理并利用废气、废渣、废液,向“绿色”加工的方向发展。

五、结束语

现代特种加工技术主要是伴着高硬度、高强度、高韧性、高脆性等难切削材料的额出现,以及制造精密细小、形状复杂和结构特殊的零件的需要而产生的,具有其他常规加工技术无法比拟的优点,已成为航空航天、汽车、仪器仪表、微型机械、轻工、模具等行业的支撑技术和关键技术。随着科学技术和现代工业的发展,特种加工技术必将不断完善和迅速发展,反过来又必将推动科学技术和现代工业的发展,并发挥越来越重要的作用。

参考文献:

[1]刘振辉,杨嘉楷.特种加工[M].重庆:重庆大学出版社,2000.

[2]刘晋春,赵家齐,赵万生.特种加工[M].北京:机械工业出版社,2004.

[3]孔庆华.特种加工[M].上海:同济大学出版社,2003.

[4]白基成,郭永丰,刘晋春.特种加工技术[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2006.

第9篇：光学加工技术范文

摘要：本文通过比较波导滤波器设计在太赫兹波段与微波波段的区别，阐述太赫兹滤波器的设计要点。结合传统双通带滤波器设计理论，提出了几种适合太赫兹频段的波导双通带滤波器结构。

关键字：太赫兹双通带滤波器波导滤波器

1 引言

太赫兹有很多优点：高数据传输率、优秀的方向性、更高的安全性、较低的散射、更高的透射比等等。太赫兹通信技术已经成为许多发达国家的研究重点。对于太赫兹通信系统而言，波导是实现诸如滤波器，功分器，耦合器等无源器件的良好媒介。本文研究的太赫兹波导滤波器作为太赫兹通信系统的重要组成部分，有着非常重要的研究意义。

太赫兹技术通过这几年的飞速发展，利用光子晶体或者采用MEMS加工技术都成功设计出了许多太赫兹滤波器，太赫兹通信系统也应运而生。使用双通带滤波器可以配合多通带收发机以及多通带天线，组成多通带的通信系统，相比于传统双通带通信系统，它的体积大大降低，可靠性提高，成本降低。太赫兹双通带滤波器的研究是一项有着推动意义的工作。

2 太赫兹滤波器设计关键

太赫兹（Terahertz，1THz=1012Hz）波泛指频率在0.1～10THz范围波段内的电磁波，介于微波与远红外光之间，其长波段与亚毫米波重合，短波段与红外线重合，所以其既有一些微波的性质，也符合一些微观量子论的光学特征。太赫兹领域的研究也从一开始就分成了电学、光学的两个方向。本文是从电磁学的角度，对太赫兹波段中频率较低波长较长的波段（即频率范围100-1000GHz的波段）进行分析的。

矩形波导是最早用于微波信号的传输线类型之一，被用于制作从1GHz到超过220GHz波段的大量元件[1]。本文选择使用矩形波导传输线是因为：第一，相比于平面传输线，封闭波导结构的辐射损耗要低得多，可以使滤波器的插损减小；第二，矩形波导是结构最简单的波导之一，使用矩形波导设计太赫兹滤波器有许多经典结论可以参考，而且矩形波导结构更易加工。

频率达到太赫兹波段，电子元件的最大特点就是尺寸大幅缩小。卫星数字广播常用的Ku波段（12GHz-18GHz）使用的标准波导BJ140内截面尺寸为15.799mm×7.899mm，工程上允许偏差范围为±0.031mm。而太赫兹频段的第一个大气窗口[2]，频率140GHz的频段所使用的标准波导BJ1400的内截面尺寸为1.651mm×0.8255mm，允许偏差范围±0.0064mm。可见，由于尺寸大幅缩小，太赫兹频段元件所要求的加工精度将提高数倍甚至数十倍之多。

虽然太赫兹元件的加工工艺正在飞速发展，但是目前的工艺仍然很难达到很理想的情况，如前文所见，波导内截面尺寸精度在太赫兹最低频段部分就需要将误差控制在±6um，一些复杂结构的滤波器内部结构所需精度更高，而且这个数值还将随着频率的升高而升高，所以对于滤波器结构的选择与加工技术有密切的关系。可以这么说，如果加工精度一定，那么追求相对误差小的滤波器结构是太赫兹滤波器设计的关键。

3几种合适的双通带太赫兹滤波器结构

按经典滤波器设计理论，微波滤波器是由谐振腔与耦合结构组成的。上文讲到要追求较小的相对误差，那么滤波器的谐振腔与耦合结构应当尽量简单。

最传统的E面膜片并联电感耦合结构是最容易想到的，采用这种结构的滤波器误差影响最大的部分是耦合膜片结构，设计时可以适当增加膜片厚度来减小误差的影响，这种滤波器加工比较简单，国内已经有单位加工并测试成功了这种结构中心频率140GHz的单通带滤波器[3]，图1（a）为此种结构的双通带滤波器结构模型。

一种新型波纹型滤波器在模型上更为简单[4]，此种结构利用矩形波导的交错对接代替了膜片结构产生耦合效果。图1（b）为这种结构的双通带滤波器结构模型。这种结构加工也比较简单，而且加工误差所带来的影响更小一些，但是设计难度较刚才有所提高。

前面两种结构的双通带滤波器都是两路单通带滤波器并联的结构，图1（c）是一种双模谐振腔双通带滤波器结构模型，此结构最早由J. Bornemannd等人提出[5]。此种结构省去了一条滤波器支路和T型传输接头，对加工误差敏感度不高，但是加工难度更大，设计难度也比上两种结构高。

（a） （b） （c）

图1三种双通带滤波器结构模型图

4结束语

本文分析了太赫兹滤波器的设计要点，提出了三种双通带太赫兹滤波器结构，并简要分析了它们各自的优缺点。为了验证以上这些结构，仿真、加工、测试等等环节还需跟上。太赫兹双通带滤波器的研究还处在萌芽阶段，这个工作不只需要对太赫兹双通带滤波器理论的研究，还需要依靠加工工艺的更新发展。

参考文献

[1]David M. Pozar.微波工程（第三版），电子工业出版社，2006

[2]Michael J.Fitch， Robert Osiander. Terahertz waves communications and sensing[J]. Johns Hopkins APL Technical Digest， 2004， 24（4）： 348-355

[3]杜亦佳，鲍景富，赵兴海。太赫兹微加工波导滤波器[J].电子与信息学报，2012， 34（3）：728-732（EI：20122315093112）