Az optikai feldolgozási technológia jelenlegi állapota és forró pontjai Kínában

Jelenleg egyes vállalatok, amelyek elfogadják az egyfajtájú és nagyszámú külkereskedelmi megrendelést, kevéssé képesek ellenállni a nemzetközi pénzügyi válság hatásainak. A kapcsolt vállalatoknak sürgősen ki kell igazítaniuk az ipari struktúrát, új és változatos termelési fajtákat kell keresniük, és elő kell mozdítaniuk a termelés átalakítását, hogy új vitalitást nyerjenek. Szembenézve ezzel a helyzetgel, hogyan válhat a kínai optoelektronikus információs ipar válsággá? Mi a legfontosabb az ipar számára? Szerintem meg kell ragadnunk a forró iparágakat, meg kell ragadnunk a forró témákat, és ragaszkodnunk kell a nehézségekhez, és az áttörésekre kell összpontosítanunk, hogy új fejlesztéseket keressünk az új iparágakban.

Szóval, mi a jelenlegi forró pontok optikai feldolgozás Kínában? Véleményem négy szó: kicsi, nagy, kemény, finom.

1 "kicsi" - miniatűr optikai alkatrész

A mikrooptikai komponensek közé tartoznak a kis lencsék, a kis aszférikus lencsék (üveg és műanyag), a mikroprismák, a mikro-sík és az objektív tömblemezek, a prizma tömblemezek és hasonlók.

Az elmúlt években az optoelektronikus információs ipar gyorsan fejlődött, és az informatikai ipar gyorsan kialakult. A digitális fényképezőgépek, projektorok, digitális szkennerek, optikai kommunikációs optikai komponensek és egyéb termékek iránti igény fokozatosan nőtt, és a miniatürizálás modelljeinek kidolgozása óriási új iparágat teremtett - Mikrooptikai ipar.

A kínai optoelektronikus információs iparág terméktervezése és szoftvere nem messze a nemzetközi szinttől. A rés nagyobb az anyagokban, folyamatokban és gyártásban. A kulcsfontosságú kutatások folytatása érdekében növelni kell a beruházásokat e három területen. Közülük a legfontosabb a lencsefej heg megmunkálási folyamata és a képalkotó műanyag aszferikus lencsék fröccsöntési folyamata.

1.1 Objektív perem megmunkálási folyamata

A nagy és közepes gömbölyű lencsék általában kvázi-gömbölyű középcsiszolást és polírozást alkalmaznak, vagyis a gömb hozzávetőleges középpontja körüli polírozást alkalmaznak. A dinamikai elemzésből a technológia egyenetlen nyomáseloszlást és rossz minőségű feldolgozást jelez. A kis gömbfejű gépi feldolgozás lényegében egyetlen chip feldolgozás, amely befejezi a csiszoló és polírozó mozgást a golyó pontos középpontjában. A feldolgozás nagyobb, mint a nyomás, a feldolgozási sebesség gyors, a minõség magas és a stabilitás jó.

Az alsó manipulátor felső tengelye csak lefelé mozog, szigorúan metszi az alsó tengely és az alsó tengely tengelyein, így biztosítva, hogy az alsó tengely pontosan 0,01 mm pontossággal tud lengeni, ami nem változik a lencse kopásával felület. A feldolgozás során a lencse vastagsága ± 0.01 mm pontossággal olvasható le a tárcsa kijelzőről. A 7 mm-es objektív egyik oldalának csiszolásához és polírozásához a perem gép segítségével a feldolgozási sebesség sokkal gyorsabb, mint a felső, ha kb. 2 percet vesz igénybe.

1.2 Fröccsöntési eljárás műanyag aszférikus lencsék képalkotására

A műanyag aszferikus fröccsöntés gyártási folyamata Kínában a világítás és a spotlighting viszonylag érett. Vannak olyan gyémánt esztergák is, amelyek magokat használnak. Ugyanakkor a műanyag aszferikus felületek iránti igény is növekszik, például digitális fényképezőgép objektívek és digitális fényképezőgépek. A műanyag aszférikus lencséket a lencsék letapogatására használják. Jelenleg azonban a műanyag aszférikus lencsék minősége nem halad át sokat. Mindaddig, amíg alaposan megvizsgáljuk az aszferikus felületi méréseket, mint például a brit Formtalysurf profiler, az US subperformance interferométer és a zonal interferométer, ez a folyamat áttörés lehet.

2 "Nagy" - nagy üveg síkok, nagy lencsék és nagy aszférikus tükrök

TV LCD vagy plazma képernyő, "Shenguang III", légi fényképezőgép, helymeghatározó kamera, fotolitográfiai objektív, nagy területű több objektív optikai-optikai spektrumú csillagászati teleszkóp (LAMOST) és 20 m-es önbeálló optikai csillagászati teleszkóp, a jövő Sok nagy igénybevételű nagy üveg sík és nagy tükrök vannak.

Ezen területeken számos egység Kínában nagy léptékű, gömbölyű és aszférikus CNC szerszámokat vezetett be. Például a Nanjing Csillagászati Eszközkutató Központ bevezette az Egyesült Államok 3,2 m-es gyűrűsítőjét; a Chengdu Precíziós Optikai Mérnöki Központ bevezette az orosz 500 mm-es nagyméretű gyémántvágó és marógépeket, valamint többszörös három tengelyes, négy tengelyes és öt tengelyes CNC optikai polírozó gépeket; A Shanghai Modern Advanced Ultra Precíziós Központ 400 mm-es ultra precíziós megmunkálási és vizsgálati optikai síkokat, gömbölyű és aszférikus berendezéseket vezet be, melyek mindegyike a nagy optikai alkatrészek gyártásához szükséges eszköz.

Emellett Kínában fokozatosan kivitelezik a nagyméretű sík, gömbölyű és aszférikus CNC szerszámgépek fejlesztését. Például a Nanjing Lisheng Optomechanics Co., Ltd. által kifejlesztett 4 m aktív precíziós CNC gyűrűs polírozó jelenleg a legnagyobb polírozógép Kínában; HIT kifejlesztett egy 600 mm-es kristály szuperfinom gyémántcsípőgépet és 600 mm-es aszferikus szuperfinomító szerszámgépet. Az Aerospace 303 kifejlesztette a Nanosys 300 aszférikus gépet; A Northelg kifejlesztette a PPS 100 nagy pontosságú sík optikai numerikus vezérlésű gyorscsiszoló gépet. Érdemes megemlíteni, hogy a Nemzeti Védelmi Tudományi és Technológiai Intézet hazai első 500 mm-es iongerenda-feldolgozó berendezései is nagy előrelépést tettek az ultra precíziós nagyméretű optikai alkatrészek gyártási feltételeinek fejlesztésében. A nagyméretű precíziós optikai komponensek, optikai tükrök vagy optikai lencsék fejlesztését Kínában főként intézetekben és egyetemeken végzik. Például Chengdu Precíziós Optikai Mérnöki Központ, Changchun Intézet Optika, Chengdu Optoelektronika Intézet, Shanghai Intézet Optika és Elektronika, 45. Intézet elektronikai ipar, Nanjing Csillagászati Eszköz Fejlesztési Központ, Nemzeti Egyetem Védelmi Technológia, Suzhou Egyetem és Zhejiang Egyetem.

Mindazonáltal Kína jelenlegi nagyméretű precíziós optikai elemei, tükrök és optikai lencsék még mindig nem felelnek meg az igényeknek. Például az "Isten öt" műholdas műholdban használt térképrendszer az orosz szilícium-karbid tükröt használja. Ráadásul a kínai litográfiai objektív nem érte el a nemzetközi szintet, és még mindig nagy beruházásra van szüksége.

3 "kemény" - kemény optikai kristály

A szilícium-karbid (SiC) Mohs keménysége 9,5, alacsony sűrűségű és alacsony expanziós együttható. Ez egy izotróp hatszögletű kristály, és egy feltörekvő repülőgépészeti optikai anyag. A zafír / rubin (Al2O3) Mohs keménysége 9, ami anizotróp hexagonális kristály, és értékes optikai anyag. A Ruby egy szilárd lézer lumineszcens anyag, a zafír és a rubin infravörös ablakanyagok, a zafír pedig jó hordozóanyag. Sapphire nagy törésmutatója, nagy keménysége, színes, de értékes díszek és "soha nem viselnek" kiváló minőségű felületi anyagokat. Az ittriummal adalékolt ittrium-alumínium gránát (YAG) Mohs keménysége 8 és 8,5 között van, és közel infravörös szilárd lézeranyag. A kvarckristály (SiO2) Mohs keménysége 7, ami anizotróp hexagonális kristály, és kiváló minőségű optikai anyag az ultraibolya és az infravörös mezőben. Jelenleg a legnépszerűbb a szilícium-karbid és a vörös és a zafír optikai feldolgozása.

A SiO2 anyagok olvadása, felületi módosítása és optikai feldolgozása még mindig a fejlesztési és kutatási fázisban van Kínában. A Shanghai Silicate Research Institute, a Xi'an Opto-Mechanics Intézet, a Sanghaji Technológiai Intézet és a Nanjing Csillagászati Optikai Technológiai Kutató Intézet kutatásai örömmel haladtak. Jelenleg Kína kifejlesztett egy SiO2 képalkotó aszférikus tükröt, amelynek kimeneti átmérője 520 mm, előremenõ átmérõje 800 mm.

A Sapphire nagy keménységgel, különleges feldolgozási módszerrel és számos újítással rendelkezik a folyamatban, különös hangsúlyt fektetve a finom csiszolásra. A csiszolóanyagokat és polírozó anyagokat gyémánt vagy gyémántporokkal lehet felvinni, w1, w0.5, w0.25 és még ennél is nagyobb részecskemérettel; Gyémántokat is fel lehet használni a bőr polírozására. Az öntőpolírozó öntőforma lehet egy acélöntő, egy gyémánt alakú, egy gyanta rézforma vagy egy drágakő öntőforma. Ezenkívül a SiO2 kémiai polírozó folyadék jó eredményeket is elérhet.

4 "finom" - szuper finom optikai lencse vagy optikai elem

4.1 Szuper finom optikai felületkezelés

A felületi pontosság és felületi érdesség követelményei az optikai felületeken egyre nagyobbak és az optikai lencsék (UV-lithográfiai lencsék stb.) Szintén közel diffrakciós korlátozott képminőséget igényelnek, amelyek mindegyike számos új feldolgozási technikák a szupervízben. A módszerek közé tartoznak a Számítógép numerikus vezérlésű moduláris optikai felületkezelés (CCOS), a mágneses-hegesztési polírozás (MRF) és az IBF (Ion Beam Polishing) technológia. Az 1980-as években Kínában kezdett tanulmányozni a CCOS-ot, és most a technológiája megérett; Az 1990-es években Kína elkezdte tanulmányozni az MRF technológiát, és nagy előrelépést tett. Az elmúlt években az Egyesült Államok QED Technologies elkezdte az MRF technológiát és berendezéseit is. Ugyanakkor a National University of Defense Technology az IBF technológiát is alkalmazza 1 nm-es érdességű optikai felületek módosítására.

A digitális hullámfelszíni interferométer a legfontosabb eszköz a felületi profil pontosságának kimutatására. 1985-ben Kína elkészítette az első prototípus fejlesztését. Az elmúlt években a Nanjing Egyetem Tudományos és Technológiai Kara kifejlesztett egy kis gömbölyű interferométert, amely alacsony költséggel, könnyen használható és nagy piaci részesedéssel rendelkezik. Nemrégiben kifejlesztettek egy infravörös interferométert, amelynek kilépési átmérője 600 mm a Shenguang III esetében. Az aszférikus felületformák mérésénél a külvilág interferometriáját és a zonálási módszert külföldön javasolják, és a sík, gömbölyű vagy aszferikus felületek közvetlenül mérhetők interferométerrel.

4.2 Ultra precíziós optikai objektív szuperszámítógépes technológia

Az ultraszűrésű optikai rögzítés egy másik fontos garancia a diffrakciót korlátozó optikai lencsék előállítására. Az ultra precíziós központ speciális függőleges eszterga az ultra precíziós optikai rögzítés kulcsa.

A legkorábbi műszer Kínában egy Chengdu Optoelectronics által gyártott 500 mm átmérőjű precíziós központosítás. A műszer orsója szuper precíziós tartószerkezet, radiális eltömődéssel és 1 μm tengelyirányú kifutással. A hidrosztatikus csapágyak sugárirányú lefutása az ilyen központosító szerszámgépekben külföldön elérte a 0,1 μm-t, és a légcsapágyak sugárirányú kiáramlása elérte a 0,05 μm-t.

Az ultra pontos optikai rögzítés a szerszámgép orsóján alapul. Az objektív tömegközéppontját a szerszámgép orsóján továbbítják, így az optikai tengelyen alapuló ultra-precíziós iskola megvalósítható. A lencse képalkotási követelményeinek megfelelően beállítható a telepítési folyamat során is. Az ultrafinom lencsék a legmagasabb követelmények az optikai lencsék számára. Jellemző példák az UV-lithográfiai lencsék, az interferométer standard lencsék, a teleszkóp kalibráló lencsék és az űrméretű kamerák.

A legutóbbi 193 nm ultra-ultraibolya fényképezőgéppel hazánkban nagy kihívást jelentett az optikai tervezés, optikai feldolgozás és optikai szerelés. Előzetes becslések szerint, ha több, mint 30 lencsét igényelnek a lencse adott tervezési kritériumainak teljesítéséhez, az optikai anyagok elsősorban kemény kvarcüvegek és lágy CaF2 kristályok. Nyilvánvaló, hogy az anyag felülete rendkívül sima, szuper pontosságú felületi szint, a feldolgozás nagyon nehéz, és az optikai rögzítés is magától értetődő. A Zhejiang University modern optikai műszereinek legfontosabb laboratóriuma néhány évvel ezelőtt sikeresen kifejlesztett egy nagy területű vetítési litográfiai objektívt. Műszaki specifikációja a következő: a rekesz átmérője 280 mm, a numerikus rekesz NA 0,08, az expozíció hullámhossz 365 nm, a mélységélesség 0,25 μm, A látóvonal 203,2 mm, felbontása 2,5 μm vagy kisebb (elméleti határ). Ez a fajta ultra-nagy pontosságú objektívgyártási technológia az optoelektronikai iparban is forró kérdés.

Záró megjegyzések

A nemzetközi pénzügyi válságra reagálva Kína optoelektronikus információs iparának hozzá kell igazítania az ipari szerkezetét, az optikai technológia forró kérdéseire kell összpontosítania, és össze kell vonnia a vállalat tényleges helyzetét, választania kell az áttörési pontokat a "kicsi, nagy, kemény, , és kifinomult ", és új GDP-t termel. A növekedési pont minimalizálja a nemzetközi pénzügyi válság negatív hatását.

A szerzőről: Cao Tianning, a Zhejiang Egyetem Optoelektronikai Tanszékének professzora szerkesztette az első optikai technológiai tankönyv Kínában. Ő volt az első, aki megszerezte a gyűrűszóró, a digitális hullámfelszíni interferométer és a számítógépes numerikus vezérlő eszköz optikai felületi feldolgozási eredményeit Kínában. Ez egy híres optikai technológia és ellenőrzés Kínában. szakértő.