Текущее состояние и горячие точки технологии оптической обработки в Китае

В настоящее время некоторые компании, которые принимают отдельные сорта и имеют большое количество внешнеторговых заказов, имеют плохую способность противостоять влиянию международного финансового кризиса. Связанным компаниям срочно необходимо скорректировать структуру промышленности, искать новые и разнообразные сорта производства, а также способствовать трансформации производства, чтобы получить новую жизнеспособность. Столкнувшись с этой ситуацией, как индустрия оптоэлектронной информации в Китае может превратить кризис в возможность? Каков главный приоритет для отрасли? Я думаю, что мы должны использовать горячие отрасли, захватывать горячие темы и сталкиваться с трудностями и сосредоточиться на достижениях в поисках новых разработок в новых отраслях.

Итак, каковы текущие горячие точки оптической обработки в Китае? Мое мнение - четыре слова: маленький, большой, жесткий, прекрасный.

1 «маленький» - миниатюрные оптические компоненты

Микрооптические компоненты включают в себя небольшие линзы, небольшие асферические линзы (стекло и пластик), микропризмы, микропланшетные и линзовые пластинки, пластины из призматической решетки и тому подобное.

В последние годы индустрия оптико-электронной информации быстро развивается, и ИТ-индустрия быстро развивается. Спрос на цифровые камеры, проекторы, цифровые сканеры, оптические компоненты оптической связи и другие продукты постепенно увеличивался, а разработка моделей для миниатюризации сформировала огромную новую индустрию - микрооптическую промышленность.

Дизайн и программное обеспечение продукта оптоэлектронной информационной индустрии Китая не намного отстают от международного уровня. Разрыв больше в материалах, процессах и производстве. Мы должны увеличить инвестиции в эти три области для проведения ключевых исследований. Среди них наиболее важным является процесс обработки по краю острия и процесс литьевого формования пластиковых асферических линз.

1.1 Процесс обработки по краям линзы

Большие и средние сферические линзы обычно используют квазисферическое центрирование и полировку, то есть полировку вокруг приблизительного центра сферы. Из динамического анализа эта технология имеет явление неравномерного распределения давления и низкого качества обработки. Машинная обработка мелкой сферы - это, по сути, одночиповая обработка, которая заканчивает шлифовальное и шлифовальное движение вокруг точного центра шара. Обработка выше, чем давление, скорость обработки быстро, а качество высокое и стабильность хорошая.

Верхний вал нижнего манипулятора только движется вниз, строго пересекаясь с валами нижнего вала и нижнего вала, обеспечивая тем самым, чтобы нижний вал мог точно качаться с точностью 0,01 мм, что не меняется при износе линзы поверхность. Во время обработки толщину объектива можно считывать с индикатора циферблата с точностью ± 0,01 мм. Используя машину для измельчения для шлифовки и полировки одной стороны 7-миллиметрового объектива, скорость обработки намного выше, чем у верхней, когда требуется около 2 минут.

1.2 Процесс литья под давлением для визуализации пластиковых асферических линз

Процесс производства пластикового асферического литья под давлением, используемого для освещения и освещения в Китае, относительно зрелый. Есть также много алмазных токарных станков, используемых для изготовления сердечников. В то же время спрос на пластиковые асферические поверхности также увеличивается, например, объективы цифровых фотоаппаратов и цифровые камеры. Пластиковые асферические линзы используются для сканирования линз. Однако в настоящее время качество пластиковых асферических линз не проходит много. Пока мы тщательно изучаем асферические измерения поверхности, такие как британский профилировщик Formtalysurf, интерферометр субапертуры США и зональный интерферометр, этот процесс может стать прорывом.

2 «Большие» - большие стеклянные плоскости, большие линзы и большие асферические зеркала

ЖК-экран или плазменный экран, «Shenguang III», воздушная камера, космическая камера, объектив фотолитографии, многоцелевой оптический астрономический телескоп с оптическим спектром (LAMOST) и 20-метровый самоадаптивный оптический астрономический телескоп, который может быть изготовлен в будущее Есть много высокопрочных больших стеклянных плоскостей и больших зеркал.

Для этих областей многие подразделения в Китае представили крупномасштабные плоские, сферические и асферические станки с ЧПУ. Например, Нанкинский астрономический исследовательский исследовательский институт ввел американский 3,2-метровый кольцевой метатель; Чэндуский оптический центр оптической инженерии представил в России 500-миллиметровые плоские алмазные фрезерные и фрезерные станки и несколько трехосевых, четырехосевых и пятиосевых оптических полировальных станков с ЧПУ; Шанхайский современный передовой высокоточный производственный центр представляет серию 400-миллиметровых сверхточных прецизионных обрабатывающих и контрольных оптических плоскостей, сферического и асферического оборудования, все из которых являются необходимым оборудованием для производства больших оптических компонентов.

Кроме того, в Китае также постепенно развивались крупномасштабные плоские, сферические и асферические станки с ЧПУ. Например, 4-миллиметровый высокоточный CNC-шлифовальный станок, разработанный Nanjing Lisheng Optomechanics Co., Ltd., в настоящее время является крупнейшей в Китае полировальной машиной; HIT разработал 600-мм кристаллический сверхтонкий алмазно-фрезерный фрезерный станок и 600-мм асферический сверхчистый станок. Aerospace 303 разработала асферическую машину Nanosys 300; Northelg разработала высокоскоростную полиграфическую машину с высокоточной плоскостной оптикой PPS 100. Следует отметить, что отечественное первое оборудование для обработки ионного луча на 500 мм в Национальном институте оборонной науки и техники также добилось больших успехов в разработке сверхточных прецизионных крупномасштабных условий изготовления оптических деталей. Разработка крупномасштабных прецизионных оптических компонентов и оптических зеркал или оптических линз в Китае в основном осуществляется в институтах и университетах. Например, Центр оптической инженерии Чэнду, Институт оптики Чанчуна, Институт оптоэлектроники Чэнду, Шанхайский институт оптики и электроники, 45-й Институт электронной промышленности, Центр развития астрономических приборов Нанкина, Национальный университет оборонных технологий, Университет Сучжоу и Университет Чжэцзян.

Тем не менее, нынешние широкомасштабные высокоточные оптические компоненты, зеркала и оптические линзы в Китае по-прежнему не могут удовлетворить потребности. Например, космическая камера, используемая в пилотируемом спутнике «Бог Пяти», использует российское зеркало из карбида кремния. Кроме того, литографическая линза Китая не достигла международного уровня, и ей все еще нужны крупные инвестиции.

3 "жесткие" - твердые оптические кристаллы

Карбид кремния (SiC) имеет твердость по Моосу 9,5, низкую плотность и низкий коэффициент расширения. Это изотропный гексагональный кристалл и представляет собой возникающий аэрокосмический оптический материал. Сапфир / рубин (Al2O3) имеет твердость по Моосу 9, который является анизотропным гексагональным кристаллом и является ценным оптическим материалом. Ruby - сплошной лазерный люминесцентный материал, сапфир и рубин - это инфракрасные оконные материалы, а сапфир - также хороший материал подложки. Высокий показатель преломления Sapphire, высокая твердость, красочные, но также ценные украшения и «никогда не носят» высококачественные материалы поверхности. Иттрий-алюминиевый гранат (YAG) с иттрием имеет твердость по Моосу от 8 до 8,5 и является сплошным лазерным материалом, близким к инфракрасному. Кристалл кварца (SiO2) имеет твердость по Моосу 7, который является анизотропным гексагональным кристаллом и представляет собой высококачественный оптический материал в ультрафиолетовых и инфракрасных областях. В настоящее время наиболее популярна оптическая обработка карбида кремния, красного и сапфирового.

Плавление, модификация поверхности и оптическая обработка материалов SiO2 все еще находятся на стадии разработки и исследований в Китае. Исследования по исследованию Шанхайского силикатного научно-исследовательского института, Сианьского оптико-механического института, Шанхайского технологического института и Наньцзинского астрономического института оптических технологий достигли приятного прогресса. В настоящее время в Китае разработано асферическое зеркало для SiO2 с выходным диаметром 520 мм с прямым диаметром 800 мм.

Sapphire обладает высокой твердостью, специальным методом обработки и множеством инноваций в этом процессе, с упором на тонкое измельчение. Абразивы и полировальные материалы могут использоваться с алмазными или алмазными порошками с размерами частиц w1, w0.5, w0.25 и даже более; бриллианты также могут использоваться для полировки кожи. Полировочная форма для литейной формы может представлять собой стальную форму, алмазную форму, полимерную медную форму или форму из драгоценного камня. Кроме того, химическая полировочная жидкость SiO2 также может обеспечить хорошие результаты.

4 "тонкий" - сверхтонкая оптическая линза или оптический элемент

4.1. Обработка сверхтонкой оптической поверхности

Требования к точности формы поверхности и шероховатости поверхности на оптических поверхностях становятся все выше и выше, а оптические линзы (линзы с ультрафиолетовой литографией и т. Д.) Также должны иметь качество изображения с ограниченной дифракцией, все из которых вызвали ряд новых технологии обработки в суперфинишировании. Эти методы включают в себя: компьютерную вычислительную аппаратную оптическую обработку поверхности (CCOS), технологию магнитореологической полировки (MRF) и технологию IBF (ионная лучевая полировка). В 1980-х годах Китай начал изучать CCOS, и теперь его технология созрела; в 1990-х годах Китай начал изучать технологию MRF, и он добился больших успехов. В последние годы, QED Technologies США также начал предоставлять технологии и оборудование MRF. В то же время Национальный университет оборонных технологий также использует технологию IBF для модификации оптических поверхностей с шероховатостью 1 нм.

Цифровой волновой поверхностный интерферометр является основным инструментом для определения точности профиля поверхности. В 1985 году Китай завершил разработку первого прототипа. В последние годы Нанкинский университет науки и технологий разработал небольшой сферический интерферометр, который является недорогим, простым в использовании и имеет высокую долю на рынке. Недавно они разработали инфракрасный интерферометр с выходным диаметром 600 мм для Shenguang III. При измерении асферических форм поверхности интерферометрия и метод зонирования были предложены за границей, а плоские, сферические или асферические поверхности могут быть непосредственно измерены интерферометром.

4.2. Прецизионная сверхточная прецизионная оптическая линза.

Ультра-точный оптический монтаж является еще одной важной гарантией для производства оптических линз с ограниченной оптикой. Ультра-точный центральный специальный вертикальный токарный станок является ключом к сверхточной оптической установке.

Самый ранний инструмент в Китае - это высокоточный центрирующий инструмент диаметром 500 мм, выпускаемый Chengdu Optoelectronics. Шпиндель инструмента представляет собой сверхточную несущую конструкцию с радиальным биением и осевым биением 1 мкм. Теперь радиальное биение гидростатических подшипников в таких центровочных станках за рубежом достигло 0,1 мкм, а радиальное биение воздушных подшипников достигло 0,05 мкм.

Ультра-точный оптический монтаж основан на шпинделе станка. Весь центр тяжести линзы передается на шпинделе станка, чтобы получить сверхточную школу на основе оптической оси. Он также может быть отрегулирован в соответствии с требованиями к визуализации объектива во время процесса установки. Ультратонкие линзы - самые высокие требования к оптическим объективам. Типичными примерами являются ультрафиолетовые литографические линзы, стандартные линзы интерферометра, линзы калибровки телескопа и космические камеры.

Недавняя ультратонкая ультрафиолетовая фотосъемка на 193 нм в нашей стране привела к большим проблемам в оптическом дизайне, оптической обработке и оптическом монтаже. По предварительным оценкам, если для выполнения указанных проектных критериев для объектива требуется более 30 линз, используемыми оптическими материалами являются в основном твердые кварцевые стекла и мягкие кристаллы CaF2. Очевидно, что поверхность этого материала должна быть ультра-гладкой, сверхточным поверхностным уровнем, обработка очень сложная, а оптический монтаж также самоочевиден. Несколько лет назад ключевая лаборатория современных оптических приборов Университета Чжэцзяна успешно разработала объектив с линзой большой площади. Его технические характеристики заключаются в следующем: диаметр диафрагмы 280 мм, числовая апертура NA 0,08, длина волны экспозиции 365 нм, глубина поля 0,25 мкм, линия визирования 203,2 мм с разрешением 2,5 мкм или менее (теоретический предел). Такая технология изготовления сверхвысокой точности объективов также является горячей проблемой в оптоэлектронной промышленности.

5 Заключительные замечания

В ответ на международный финансовый кризис китайская оптоэлектронная информационная индустрия должна отрегулировать свою промышленную структуру, сосредоточиться на горячих проблемах оптической технологии и объединить фактическую ситуацию в компании, выбрать точки прорыва из четырех измерений «маленький, большой, жесткий , и уточнить "и культивировать новый ВВП. Точка роста сводит к минимуму негативное влияние международного финансового кризиса.

Об авторе: Цао Тяннинг, профессор отдела оптоэлектроники Чжэцзянского университета, отредактировал первый учебник по оптическим технологиям в Китае. Он первым получил результаты исследований оптической обработки поверхности кольцевого метателя, цифрового волнового поверхностного интерферометра и компьютерного численного контрольного инструмента в Китае. Это известная оптическая технология и инспекция в Китае. эксперт.