Starea actuală și punctele fierbinți ale tehnologiei de prelucrare optică din China

În prezent, unele companii care acceptă soiuri unice și au un număr mare de comenzi de comerț exterior au capacitatea slabă de a rezista impactului crizei financiare internaționale. Societățile înrudite au nevoie urgentă de ajustarea structurii industriale, de căutare a varietăților de producție noi și diverse și de promovarea transformării producției pentru a obține o nouă vitalitate. Confruntată cu această situație, cum poate industria de informații optoelectronice din China transforma criza într-o oportunitate? Care este prioritatea principală pentru industrie? Cred că ar trebui să profităm de industria fierbinte, să profităm de subiecte fierbinți și să rămânem la dificultăți și să ne concentrăm pe descoperiri pentru a căuta noi evoluții în noile industrii.

Deci, care sunt punctele fierbinți ale procesării optice din China? Opinia mea este de patru cuvinte: mici, mari, tari, fine.

1 "mici" - componente optice miniaturale

Componentele micro-optice includ lentile mici, lentile asferice mici (din sticlă și plastic), microprisme, plăci micro-planare și panouri de dispersie, plăci de matrice de prisme și altele asemenea.

În ultimii ani, industria de informații optoelectronice sa dezvoltat rapid, iar industria IT a apărut rapid. Cererea de camere digitale, proiectori, scanere digitale, componente optice de comunicații optice și alte produse a crescut treptat, iar dezvoltarea modelelor de miniaturizare a format o nouă industrie imensă - industria micro-optică.

Proiectarea produselor și software-ul industriei de informații optoelectronice din China nu sunt mult în spatele nivelului internațional. Decalajul este mai mare în materiale, procese și producție. Ar trebui să creștem investițiile în aceste trei domenii pentru a efectua cercetări-cheie. Dintre acestea, procesul de prelucrare a lentilelor lentilelor și procesul de formare prin injecție a lentilelor asferice din plastic, ar trebui să fie cel mai important.

1.1 Procesul de prelucrare a lentilelor

Lentilele sferice mari și medii utilizează, de obicei, șlefuirea și lustruirea centrală cvasi-sferică, adică lustruirea în jurul centrului aproximativ al sferei. Din analiza dinamicii, această tehnologie are un fenomen de distribuție inegală a presiunii și o calitate slabă a procesării. Procesarea mașinii cu tambur mic este în esență o prelucrare cu un singur cip care termină mișcarea de șlefuire și lustruire în jurul centrului precis al mingii. Prelucrarea este mai mare decât presiunea, viteza de procesare este rapidă și calitatea este ridicată, iar stabilitatea este bună.

Arborele superior al manipulatorului inferior se deplasează numai în jos, se intersectează strict cu puțurile arborelui inferior și arborelui inferior, asigurându-se astfel că arborele inferior se poate înclina cu o precizie de 0,01 mm, care nu se schimbă odată cu uzura obiectivului suprafaţă. În timpul procesării, grosimea lentilei poate fi citită de pe indicatorul de cadran cu o precizie de ± 0,01 mm. Folosind masina de brodat pentru a macina si polish o parte a obiectivului de 7 mm, viteza de procesare este mult mai rapida decat cea a celui de sus, atunci cand dureaza aproximativ 2 minute.

1.2 Procesul de turnare prin injecție pentru imagistica lentilelor din plastic de tip asferic

Procesul de producție de turnare prin injecție asferică din plastic utilizat pentru iluminat și iluminat în China este relativ matur. Există, de asemenea, multe strunguri de diamant utilizate pentru a face nuclee. În același timp, cererea de suprafețe asferice din plastic crește, de asemenea, ca lentilele pentru camere digitale și camerele digitale. Lentilele asferice din plastic sunt utilizate pentru scanarea lentilelor. Cu toate acestea, în prezent, calitatea lentilelor asferice din plastic nu trece prea mult. Atât timp cât studiem cu atenție măsurătorile de suprafață asferice, cum ar fi profilele British Formtalysurf, interferometrul american subaperture și interferometrul zonal, acest proces poate fi un progres.

2 "mari" - planuri mari de sticlă, lentile mari și oglinzi mari asferice

Ecran LCD sau ecran cu plasmă, "Shenguang III", cameră aeriană, cameră spațială, lentilă fotolitografică, telescop astronomic cu spectru optic cu suprafață mare (LAMOST) și telescopul telescopic astronomic optic de 20m care poate fi fabricat în viitorul Există multe avioane mari de sticlă și oglinzi mari.

Pentru aceste zone, multe unități din China au introdus mașini-unelte CNC de mare viteză, sferice și asferice. De exemplu, Centrul de Cercetare pentru Instrumente Astronomice Nanjing a introdus aruncătorul cu inele de 3,2 m SUA; Centrul de Inginerie Optică de la Chengdu Precision a introdus mașinile de tăiere și frezare a mașinilor de debitat și de frezat cu diamant de 500 mm din Rusia și mașinile de lustruit optic cu trei axe, patru axe și cinci axe; Centrul de modernizare a preciziei Shanghai Modern Advanced introduce o serie de planuri optice de prelucrare și inspecție de 400 mm, echipamente sferice și asferice, toate fiind echipamente necesare pentru fabricarea componentelor optice mari.

În plus, dezvoltarea în China a unor mașini-unelte CNC de mare amploare, sferice și asferice a fost realizată treptat. De exemplu, polimerul de precizie de 4 m, cu precizie activă, realizat de Nanjing Lisheng Optomechanics Co., Ltd. este în prezent cea mai mare mașină de lustruit din China; HIT a dezvoltat o mașină de frezat cu diamant de tăiere a cilindrilor cu diamant de 600 mm și o mașină de asfalt superfinisare de 600 mm. Aerospace 303 a dezvoltat mașina asferică Nanosys 300; Northelg a dezvoltat PPS 100 de înaltă precizie plană optică numerică de control rapid mașină de lustruit. Merită menționat faptul că echipamentul de prelucrare a fasciculului de ioni de la Institutul Național de Apărare și Tehnologie, primul aparat de prelucrare a fasciculului de ioni de 500 mm, a înregistrat, de asemenea, progrese importante în dezvoltarea condițiilor de fabricare a pieselor optice de mare precizie. Dezvoltarea componentelor optice de precizie pe scară largă și a oglinzilor optice sau a lentilelor optice din China se desfășoară, în principal, în institute și universități. De exemplu, Centrul de Inginerie Optică Chengdu Precision, Institutul de Optică Changchun, Institutul de Optoelectronică din Chengdu, Institutul de Optică și Electronică din Shanghai, 45-lea Institutul de Industrie Electronică, Centrul de Dezvoltare a Instrumentului Astronomic din Nanjing, Universitatea Națională de Apărare, Universitatea Suzhou și Universitatea Zhejiang.

Cu toate acestea, componentele optice de înaltă precizie pe scară largă ale Chinei, oglinzile și lentilele optice încă nu pot satisface nevoile. De exemplu, camera spațială folosită în satelitul "God Five" utilizează oglinda de carbură de siliciu din Rusia. În plus, lentila de chitară din China nu a ajuns la nivel internațional, și încă mai are nevoie de o investiție mare.

3 "greu" - cristale optice tare

Carbura de siliciu (SiC) are o duritate Mohs de 9,5, o densitate scăzută și un coeficient de extindere scăzut. Este un cristal hexagonal izotrop și este un material optic din industria aerospațială. Sapphire / ruby (Al2O3) are o duritate Mohs de 9, care este un cristal hexagonal anizotrop și este un material optic valoroasă. Ruby este un material solid luminescent cu laser, safir și rubin sunt materiale de fereastră în infraroșu, iar safirul este un material substrat bun. Indicele de refracție ridicat al Sapphire, duritate mare, colorat, dar și decorațiuni valoroase și materiale de suprafață de calitate superioară "nu purtați niciodată". Granatul de ytriu aluminiu dopat cu ytriu (YAG) are o duritate Mohs de 8 până la 8,5 și este un material laser cu infraroșu aproape infraroșu. Cristalul de cuarț (SiO2) are o duritate Mohs de 7, care este un cristal hexagonal anizotrop și este un material optic de înaltă calitate în câmpurile cu radiații ultraviolete și infraroșii. În prezent, cea mai populară este prelucrarea optică a carbura de siliciu și roșu și safir.

Topirea, modificarea suprafeței și prelucrarea optică a materialelor SiO2 se află încă în stadiul de dezvoltare și cercetare din China. Cercetări privind cercetarea Institutului de Cercetări Silicale din Shanghai, Institutul de Optică Mecanică Xi'an, Institutul de Tehnologie din Shanghai și Institutul de Tehnologie Tehnologică din Astronomic din Nanjing au făcut progrese plăcute. În prezent, China a dezvoltat o oglindă asferică de imagine SiO2 cu un diametru de ieșire de 520 mm, cu un diametru înainte de 800 mm.

Sapphire are o duritate ridicată, o metodă specială de procesare și o mulțime de inovații în acest proces, cu accent pe măcinarea fină. Materialele abrazive și de lustruire pot fi utilizate cu pudră de diamant sau diamant, cu dimensiuni de particule de w1, w0.5, w0.25 și chiar mai mult; diamante pot fi, de asemenea, folosite pentru a lustrui pielea. Forma de lustruire a mucegaiului poate fi o matriță de oțel, o matriță de diamant, o matriță din rășină de cupru sau o matriță de piatră prețioasă În plus, lichidul de lustruire chimică SiO2 poate obține, de asemenea, rezultate bune.

4 "fine" - o lentilă optică super-fină sau un element optic

4.1 Prelucrarea superficială a suprafeței optice

Cerințele pentru precizia formei suprafeței și rugozitatea suprafeței pe suprafețele optice devin din ce în ce mai înalte, iar lentilele optice (lentilele de litografie UV etc.) trebuie de asemenea să aibă o calitate a imaginii limitată la difracție, toate acestea determinând o serie de noi tehnici de procesare în superfinisare. Metodele includ: Tehnologia de prelucrare a suprafețelor optice (CCOS) pentru controlul numeric al computerelor, tehnologia de polizare magnetică (MRF) și tehnologia IBF (lustruire lustruire). În anii 1980, China a început să studieze CCOS, iar acum tehnologia sa sa maturizat; în anii 1990, China a început să studieze tehnologia MRF și a înregistrat progrese importante. În ultimii ani, tehnologiile QED din Statele Unite au început de asemenea să furnizeze tehnologii și echipamente MRF. În același timp, Universitatea Națională de Tehnologie a Apărării utilizează de asemenea tehnologia IBF pentru a modifica suprafețele optice cu o rugozitate de 1 nm.

Interferometrul de suprafață cu undă digitală este instrumentul principal pentru detectarea preciziei profilului de suprafață. În 1985, China a finalizat dezvoltarea primului prototip. În ultimii ani, Universitatea Nanjing de Știință și Tehnologie a dezvoltat un mic interferometru sferic, care este ieftin, ușor de utilizat și are o cotă de piață ridicată. Ei au dezvoltat recent un interferometru în infraroșu cu un diametru de ieșire de 600 mm pentru Shenguang III. În măsurarea formelor de suprafață asferică, au fost propuse în străinătate interferometria subperturară și metoda zonării, iar suprafețele plane, sferice sau asferice pot fi măsurate direct cu un interferometru.

4.2 Tehnologie de precizie super-precizie a lentilelor optice

Montarea optică ultra-precisă este o altă garanție importantă pentru producerea de lentile optice limitate în ceea ce privește difracția. Strungul vertical special de centru de precizie este cheia pentru montarea optică ultra-precisă.

Cel mai vechi instrument din China este un instrument de centrare a preciziei cu diametrul de 500 mm produs de Chengdu Optoelectronics. Arborele instrumentului este o structură purtătoare super-precisă, cu o bontură radială și o lovire axială de 1 μm. În prezent, rularea radială a lagărelor hidrostatice în astfel de mașini de centrare în străinătate a atins valoarea de 0,1 μm, iar randamentul radial al lagărelor de aer a ajuns la 0,05 μm.

Montajul optic ultra-precis se bazează pe axul mașinii-unelte. Centrul de greutate al întregului obiectiv este transmis pe axul mașinii-unelte, astfel încât să se obțină școală ultra-precizie bazată pe axa optică. De asemenea, poate fi ajustat în funcție de cerințele imaginii lentilelor în timpul procesului de instalare. Lentilele ultra-fine sunt cele mai înalte cerințe pentru obiectivele optice. Exemple tipice sunt lentilele de litografie UV, lentilele de interferometru standard, lentilele de calibrare a telescopului și camerele spațioase.

Obiectivul recent de 193 nm ultra-ultraviolet de fotografiere din țara noastră a adus mari provocări pentru proiectarea optică, prelucrarea optică și montarea optică. Conform estimărilor preliminare, dacă sunt necesare mai mult de 30 de lentile pentru a îndeplini criteriile de proiectare date pentru obiectiv, materialele optice folosite sunt în principal sticlă de cuarț tare și cristale moi CaF2. Evident, suprafața acestui material ar trebui să fie super-netedă, super-precizie la nivelul suprafeței, prelucrarea este foarte dificilă, iar montarea optică este de asemenea evidentă. Laboratorul cheie al instrumentelor optice moderne de la Universitatea Zhejiang a dezvoltat cu succes o lentilă cu obiectiv de proiecție cu suprafață mare, cu câțiva ani în urmă. Specificațiile sale tehnice sunt următoarele: diafragma de deschidere 280 mm, deschidere numerică NA 0,08, lungime de undă de expunere 365 nm, adâncimea câmpului 0,25 μm. Linia de vizibilitate este de 203,2 mm cu o rezoluție de 2,5 μm sau mai mică (limită teoretică). Acest tip de tehnologie de fabricare a lentilelor cu ultra-înaltă precizie este, de asemenea, o problemă serioasă în industria optoelectronică.

5 Observații finale

Ca răspuns la criza financiară internațională, industria de informații optoelectronice a Chinei ar trebui să-și adapteze structura industrială, să se concentreze asupra aspectelor fierbinți ale tehnologiei optice și să combine situația actuală a companiei, să selecteze puncte descoperite din cele patru dimensiuni ale "dimensiunilor mici, mari, , și rafinat "și să cultive nou PIB. Punctul de creștere minimizează impactul negativ al crizei financiare internaționale.

Despre autor: Cao Tianning, profesor la Departamentul de Optoelectronică al Universității Zhejiang, a editat primul manual de tehnologie optică din China. El a fost primul care a obținut rezultatele cercetării de suprafață optică a aruncătorului de inele, a interferometrului digital al suprafeței undelor și a instrumentului de control numeric al calculatoarelor în China. Este o celebra tehnologie optică și inspecție în China. expert.