光学元件大气等离子体高精度确定性加工技术研究

发布时间：2025-04-01 06:40

　　随着连续位相板(Continuous Phase Plates,CPPs)等光学元件在激光驱动惯性约束核聚变(Inertia Confinement Fusion,ICF)项目中的广泛应用,对其加工精度与效率的要求越来越高。大气等离子体加工技术具有较高的加工分辨率和材料去除率,且不引入亚表面损伤,是一种极具应用前景的光学加工方法。然而,目前其长时间加工稳定性和传统的点位加工模式还无法满足大口径光学元件批量加工的要求。因此,针对上述问题,本文采用理论计算和实验研究相结合的方法,对影响大口径微结构光学元件加工精度和效率的若干关键因素展开系统研究,为实现大口径连续位相板高效高精度的确定性加工奠定技术基础。根据大口径连续位相板的加工特点和要求,本文首先设计并搭建了双层进气式等离子体发生器并进行放电特性分析。其次,为了探究活性粒子在加工区域的分布规律,应用COMSOL Multiphysics软件建立了多物理场耦合仿真模型,并对加工区域的流场和组分场进行仿真分析。为了验证新型等离子体炬的优越性,进行长时间加工稳定性实验,实验结果表明,峰值去除率和半高宽的波动均在3%以内。最后,采用单因素法,详细讨...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-3 PJM原理示意图及其实物放电照片[8]

德国莱比锡市的莱布尼兹表面改性研究所(Leibniz-InstitutfürOberfl?chenModifizierung,IOM)提出了等离子体射流加工(PlasmaJetMachining,PJM)技术,如图1-3所示。该等离子体发生器采用两个同轴电极双层进气的方....

图1-4一种基于PJM技术的自由曲面光学加工工艺链及其加工结果[9]

Th.Arnold等学者提出了一种基于PJM技术的自由曲面光学加工工艺链,并采用该工艺链在100×100×3mm3的熔石英工件表面上加工出面形峰谷值为200μm的自由曲面,如图1-4所示。因为加工的对象是已经抛光过的熔石英工件,所以省略了等离子射流抛光(PlasmaJetPo....

图1-5硅表面上加工的贝壳状曲面结构[10]

Th.Arnold等学者使用自主研制的微孔等离子体射流炬,通过同时改变面形的周期和幅值在硅表面上加工出贝壳状曲面结构,如图1-5所示。面形PV值随着周期的减小而减小,在毫米或亚毫米的横向尺度内深度方向达到了纳米级的去除。但是,加工后的表面会出现孔状的过刻蚀现象,目前其产生原因尚不....

图1-6 RAP加工原理示意图[11]

美国加利福尼亚州的的劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LawrenceLivermoreNationalLaboratory,LLNL)于1999年提出了反应原子等离子体(ReactiveAtomPlasma,RAP)加工技术,并之后创建了RAPT公司,专门为美国国家点火工程制....

本文编号：4039076