[发明专利]加工方法及非球面光学元件

说明书

本申请实施例提供一种加工方法及非球面光学元件，该方法通过等离子体射流对非球面光学元件进行加工，其中，等离子体射流与非球面光学元件间隔预设距离，这种非接触的射流加工方式能够避免在加工过程中引入亚表面损伤，节省了后续去除亚表面损伤的工序及时间。

技术领域

本申请涉及光学加工技术领域，具体而言，涉及一种加工方法及非球面光学元件。

背景技术

与传统球面光学元件相比，非球面光学元件具有提高系统的相对口径比、扩大视场角、减轻系统构成和重量、消除球差、消除慧差、消除像散等优势，此外还可以简化光路涉及，提高光学系统的光学特性和稳定性，减小光学系统成本，因此在光学领域有着非常广泛的应用。在相关技术中，非球面光学元件的加工是通过砂轮的铣磨加工来实现的，具体是首先在球面铣磨机上加工出一个与非球面轮廓最接近的球面，然后采用非球面数控铣磨机床完成非球面元件的粗磨和精密铣磨成型。

在非球面光学元件铣磨成型的过程中，磨削机床的主轴运动偏差、磨削砂轮直径以及砂轮振动所导致的元件与磨削砂轮之间的弹性变形等因素，均会影响待加工元件表面的磨削纹理和面形精度，其中，磨削机床的精度及刚度直接影响着非球面元件的面形精度。

经研究发现，通过普通磨削机床加工的非球面光学元件的面形精度PV值约在10μm(微米)以上，同时在传统磨削过程中不可避免地产生亚表面损伤。在非球面元件磨削成型之后还需进行抛光加工，其中，在初抛光过程中需要将非球面光学元件的面形精度由数十微米提高到微米量级的同时去除亚表面损伤，由于抛光加工去除速率相对较小，在抛光阶段修正面形和去除亚表面损伤是一项非常费时且不可预测的过程，导致非球面光学元件的加工周期和成本不可控制。

虽然通过超高精度的磨削机床加工的非球面光学元件的面形精度PV值可以达到5μm以下，但超高精度的磨削机床价格昂贵，大大增加了非球面光学元件高精度成型加工的成本。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种加工方法及非球面光学元件，用于实现高精度的非球面光学件的快速成型，可以避免由于传统磨削机床的系统精度和刚度不佳导致加工得到的非球面光学元件的面形精度和亚表面损伤问题。

为了达到上述目的，本申请实施例采用如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供一种加工方法，用于通过等离子体加工装置加工非球面光学元件，所述等离子体加工装置包括气体输送装置和等离子体放电舱，所述方法包括：

通过所述气体输送装置将获取到的等离子体气体和反应气体分别输送到所述等离子体放电舱中；

在所述等离子体放电舱中对所述等离子体气体和所述反应气体处理，使所述等离子体气体电离产生与待加工的非球面光学元件间隔预设距离的等离子体射流，并通过所述等离子体射流对所述待加工的非球面光学元件进行加工。

可选地，所述等离子体放电舱包括中间层石英炬管和内层石英炬管；

通过所述气体输送装置将获取到的等离子体气体和反应气体分别输送到所述等离子体放电舱中，包括：

控制所述气体输送装置以1-2L/min的流量向所述等离子体放电舱的中间层石英炬管输送等离子体气体；

控制所述气体输送装置以30-200mL/min的流量向所述等离子体放电舱的内层石英炬管输送反应气体。

可选地，所述方法还包括：

通过所述气体输送装置将获取到的冷却气体输送到所述等离子体放电舱中，以对所述等离子体放电舱进行冷却。

可选地，所述方法还包括：所述等离子体放电舱包括外层石英炬管；通过所述气体输送装置将获取到的冷却气体输送到所述等离子体放电舱中，包括：