CN200967788Y - 光学元件面形修复的刻蚀装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种对光学元件的面形进行高精度修复的刻蚀装置，包括装架、刻蚀头、三维移动平台和计算机，所述刻蚀头安装在三维移动平台上，三维移动平台通过控制线与计算机相连，所述刻蚀头由放置易挥发有机溶剂的容器和刻蚀液容器组成，所述容器设置在刻蚀液容器的外部四周，所述容器上端开口，所述刻蚀液容器上设置有刻蚀液出口。本实用新型由于采用由易挥发的有机溶液对刻蚀区域进行限制，实现了可控的“化学磨头”效果，对光学元件“污染”较少，可以有效避免传统加工中引进的抛光原料的杂质和加工过程中产生的亚表面缺陷，可以对目前较为困难的薄基片和中等口径的光学元件进行高精度、无污染的面形修复。
Description
技术领域
本实用新型属于光学技术领域，特别是涉及一种对光学元件的面形进行高精度修复的刻蚀装置。
背景技术
高精度的光学元件的加工修复的难度较大，如何提高光学制造技术的可控性和降低制造成本成为国际先进光学制造技术发展的核心。目前，对光学元件的面形加工技术主要有：传统光学元件加工技术、旋转抛光盘的小工具数控抛光技术、利用磁场来改变散粒磨料粘度的磁流变抛光技术(Magneto-Rheological Finishing，简称MRF)和离子束抛光技术(Ion-beam Millng)。上述技术在实际运用中存在一些缺点，传统光学元件加工技术和小工具数控抛光技术依赖于需校准的材料去除率，其加工过程必然是一迭代过程(将工件取下测量，再加工，直到达到要求的精度)，批量化成本较高；散粒磨料小工具抛光技术在加工过程中由于存在局部的机械应力，因而无法加工超薄的元件，而且容易形成无法去除的亚表面缺陷以及表面的污染层；离子束抛光需要配备大型的真空罩，设备成本很高。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种对光学元件的面形进行高精度修复的刻蚀装置，该装置能对薄基片和中等口径的光学元件进行修复，并且成本低。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：光学元件面形修复的刻蚀装置，包括装架1、刻蚀头2、三维移动平台3和计算机7，所述刻蚀头2安装在三维移动平台3上，三维移动平台3通过控制线与计算机7相连，所述刻蚀头2由放置易挥发有机溶剂的容器9和刻蚀液容器10组成，所述容器9设置在刻蚀液容器10的外部四周，所述容器9上端开口，所述刻蚀液容器10上设置有刻蚀液出口11。
本实用新型的有益效果是：由于采用由易挥发的有机溶液对刻蚀区域进行限制，实现了可控的“化学磨头”效果。另外，本实用新型采用化学刻蚀方法，对光学元件“污染”较少，可以有效避免传统加工中引进的抛光原料的杂质和加工过程中产生的亚表面缺陷，有利于提高光学元件在强激光中的元件阈值，对光学元件加工后的表面应力变形也有很好的抑制，可以对目前较为困难的薄基片和中等口径的光学元件进行高精度、无污染的面形修复。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型如图1所示，包括：装架1、刻蚀头2、三维移动平台3和计算机7，刻蚀头2安装在三维移动平台3上，三维移动平台3通过控制线与计算机7相连，其中刻蚀头2由放置易挥发有机溶剂的容器9和刻蚀液容器10组成，并且容器9设置在刻蚀液容器10的外部四周，上述容器9上端开口，上述刻蚀液容器10上设置有刻蚀液出口11。
为了使用方便，刻蚀头2的刻蚀液容器10上还可通过耐腐蚀的输液管6连接有刻蚀液泵5，刻蚀液泵5的作用是将刻蚀液注入刻蚀液容器10中。
为了节约成本，在刻蚀液泵5和刻蚀头2之间还可连接有刻蚀液过滤器4，在刻蚀液过滤器4里放置多孔碳块。刻蚀液过滤器4的作用是使刻蚀液循环使用。如图1所示，容器9为双层中空上端开口形状，刻蚀液容器10设置在容器9里，容器9的内壁和外壁之间的空间放置易挥发有机溶剂，并且容器9的内底壁与刻蚀液容器10的底壁之间有空隙8，以便于刻蚀液的流动。在刻蚀液容器10的下部设置有开口，耐腐蚀的输液管6的一端通过该开口穿过容器9的侧壁与刻蚀液泵5和刻蚀液过滤器4相连，耐腐蚀的输液管6的另一端再穿过容器9的底壁与空隙8相连。这样的结构可以使落入空隙8中的刻蚀液通过刻蚀液过滤器4后循环使用。
上述易挥发有机溶剂可以采用丙酮等，刻蚀液采用氢氟酸。
上述刻蚀液过滤器4使用一段时间后可更换多孔碳块，保持其优良的过滤效果。
上述刻蚀液容器10可以采用长方体、立方体、圆柱体或其他形状，相应的，设置在刻蚀液容器10外部四周的容器9也可以采用长方体、立方体、圆柱体或其他形状。
本实用新型利用氢氟酸对玻璃的腐蚀作用对光学元件进行加工，并且采用了易挥发的有机溶剂蒸汽包围刻蚀液，使刻蚀区域相对固定，不会随着刻蚀头的移动而使氢氟酸刻蚀液扩散，这样就能得到一个相对固定的加工“化学磨头”。
工作时，先由干涉仪测出待修复的光学元件12的初始面形，将得到的初始面形干涉图输入计算机7中，由计算机7分析其面形与理想面形的偏差，由事先编制的加工程序对面形进行处理，得到需要加工的程序。根据刻蚀液的浓度和加工温度设定刻蚀头2的移动速度，速度的快慢与待修复的光学元件12表面的去除量的有关。然后在待修复的光学元件12上确定刻蚀的起始点，将待修复的光学元件12放置在装架1上，向容器9中输入易挥发的丙酮液体，打开刻蚀液泵5，使刻蚀位置位于待修复的光学元件12的刻蚀起始点，通过计算机7控制三维移动平台3的移动速度，也就是控制刻蚀头2的移动速度，按照事先编制好的程序进行加工，程序执行完毕后，取下光学元件，完成面形的修复工作。
上述计算机7可采用Pentium-III PC机，三维移动平台3可选用500mm-1mm的移动距离，也可根据光学元件的大小适当扩宽选取，刻蚀液泵5可选用美国生产的微量泵，刻蚀头2可采用耐腐蚀的聚四氟乙烯材料制成，图1中的装架2只画出了局部，装架2以能放置元件12而不阻挡加工区域为标准。
Claims (10)
1、光学元件面形修复的刻蚀装置，其特征在于：包括装架(1)、刻蚀头(2)、三维移动平台(3)和计算机(7)，所述刻蚀头(2)安装在三维移动平台(3)上，三维移动平台(3)通过控制线与计算机(7)相连，所述刻蚀头(2)由放置易挥发有机溶剂的容器(9)和刻蚀液容器(10)组成，所述容器(9)设置在刻蚀液容器(10)的外部四周，所述容器(9)上端开口，所述刻蚀液容器(10)上设置有刻蚀液出口(11)。
2、如权利要求1所述的光学元件面形修复的刻蚀装置，其特征在于：所述刻蚀头(2)的刻蚀液容器(10)上通过输液管(6)连接有刻蚀液泵(5)。
3、如权利要求2所述的光学元件面形修复的刻蚀装置，其特征在于：在所述刻蚀液泵(5)和刻蚀头(2)之间连接有刻蚀液过滤器(4)。
4、如权利要求3所述的光学元件面形修复的刻蚀装置，其特征在于：在所述刻蚀液过滤器(4)里放置多孔碳块。
5、如权利要求3所述的光学元件面形修复的刻蚀装置，其特征在于：所述容器(9)为双层中空上端开口形状，刻蚀液容器(10)设置在容器(9)里，在所述容器(9)的内壁和外壁之间放置易挥发有机溶剂。
6、如权利要求3所述的光学元件面形修复的刻蚀装置，其特征在于：所述容器(9)的内底壁与刻蚀液容器(10)的底壁之间有空隙(8)。
7、如权利要求3所述的光学元件面形修复的刻蚀装置，其特征在于：在所述刻蚀液容器(10)的下部设置有开口，输液管(6)的一端通过该开口穿过容器(9)的侧壁与刻蚀液泵(5)和刻蚀液过滤器(4)相连，耐腐蚀的输液管(6)的另一端再穿过容器(9)的底壁与空隙(8)相连。
8、如权利要求1、2或3所述的光学元件面形修复的刻蚀装置，其特征在于：所述易挥发有机溶剂采用丙酮。
9、如权利要求1、2或3所述的光学元件面形修复的刻蚀装置，其特征在于：所述刻蚀液采用氢氟酸。
10、如权利要求1、2或3所述的光学元件面形修复的刻蚀装置，其特征在于：所述刻蚀液容器(10)和容器(9)采用长方体、立方体或圆柱体。
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