摘要
微光学特别是衍射光学的发展,使光学技术不断得以创新,使传统的大尺寸光学元件转变为微型化、阵列化和具有处理功能的集成化光学组件成为可能。随着科学技术的迅猛发展,军事应用、空间技术、超精加工、信息处理、光纤通信等众多领域对微光学元件的加工与应用提出越来越高的需求。本课题希望通过对菲涅尔透镜的金刚石车削加工为微光学元件的加工进行一些基础研究。在国内有许多单位都开展了这方面的研究工作,但是采用金刚石单点车削加工的还很少,虽然取得了一些成果,但距离实用化和批量生产还有很大差距。关键的问题是国内金刚石刀具的刃磨水平总的来说不高,另外超精密车床的设计制造水平,都从一定程度上限制了使用金刚石车削方法加工微光学元件的研究。 本文在总结前人研究工作的基础上介绍了微光学技术国内外的发展状况及趋势,对菲涅尔透镜的金刚石车削加工技术进行了分析和研究。研究了菲涅尔透镜的光学原理与设计方法。设计了多种结构尺寸不同的菲涅尔透镜。根据菲涅尔透镜的结构特点与加工需求,设计了专门用于菲涅尔透镜金刚石车削加工的金刚石尖刀,并对其刃磨方法进行了实验研究,刃磨出了刀尖半径较小的尖刀并应用了实验中取得了较好的效果。采用两轴联动方式与快速伺服刀架的微动进给方式加工了菲涅尔透镜,对金刚石车削技术用于加工以菲涅尔透镜进行了原理性的实验,加工了多个结构、尺寸不同的菲涅尔透镜。并使用白光干涉仪与表面粗糙度轮廓仪对所加工的菲涅尔透镜进行了表面质量检测。本课题的研究工作为使用金刚石车削方法加工菲涅尔透镜奠定了一定的工艺基础。
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