光学系统中的精密玻璃元件：应用与制造挑战

光学玻璃是现代光子学的基石。从通信到国防，对这些元件的要求越来越高。

在高功率激光系统中，光学元件必须承受极高的能量密度。玻璃中任何微小的缺陷或杂质都可能导致激光损伤，从而危及整个系统。因此，制造的重点在于消除表面下损伤并确保高度均匀性，以防止光束畸变。

随着空间望远镜和遥感仪器的孔径不断增大（现已超过4米），对轻量化和表面精度的要求也日益提高。用于太空的光学元件必须在极端热环境下保持其形状，这就需要使用热膨胀系数极低的材料。

在半导体行业，极紫外光刻系统依赖于表面粗糙度控制在0.1纳米（均方根值）以下的反射镜。即使是原子级的凸起也会散射光线，从而降低芯片的分辨率。这代表了光学玻璃制造技术的巅峰。

制造挑战：应力、平面度和光滑度

1. 控制内部压力

• 挑战：加工坚硬、易碎的玻璃时，往往会产生微应力。
• 我们的方法：我们采用先进的退火工艺和低损伤成型技术。通过严格控制冷却速率并运用应力消除加工策略，我们确保玻璃的内部结构保持中性和稳定性。

2. 实现超高平坦度（低频精度）

• 挑战：传统研磨可能会留下波纹或形状误差，从而降低波前精度。
• 我们的方法：我们采用高精度计算机控制光学表面处理（CCOS）技术。这使我们能够校正低频误差（形状偏差），从而实现峰谷值（PV）通常小于1纳米，确保光路始终保持完美对准。

3. 表面粗糙度（高频平滑度）

• 挑战：去除研磨后留下的“雾状”痕迹和微划痕需要从材料去除过渡到表面平滑。
• 我们的方法：我们采用先进的抛光技术，包括磁辅助抛光。该技术能够批量加工复杂形状（例如自由曲面透镜），同时实现亚纳米级表面粗糙度（Ra < 0.6 nm），且不会引入新的亚表面损伤。

ZHHIMG：您在超精密领域的合作伙伴

• 复杂几何形状：自由曲面、非球面和平面光学元件的加工。
• 计量与检测：利用干涉仪和轮廓仪实时验证表面质量和形状精度。
• 材料专业知识：在熔融石英、石英和以高透光率和低膨胀率著称的特种光学玻璃方面拥有丰富的经验。