[发明专利]一种铝合金反射镜表面超快激光清洗的方法及装置

说明书

本发明涉及光学元件的超精密抛光后处理领域，具体涉及一种铝合金反射镜表面超快激光清洗的方法及装置，本发明方法针对待清洗工件对应的铝合金基体和铝合金氧化膜进行光热吸收实验，记录铝合金氧化膜的光热吸收率大于铝合金光热吸收率的波长范围；通过波长在波长范围内的激光器对待清洗工件的铝合金反射镜表面发射脉冲激光扫描待清洗表面，从而完成对待清洗工件的铝合金反射镜表面的清洗；装置包括激光器、扩束镜、反射镜、扫描振镜以及场镜。本发明能够在不损伤表面的前提下去除铁元素污染，大大提高表面的反射率，提升其使用性能。

技术领域

本发明涉及光学元件的超精密抛光后处理领域，具体涉及一种铝合金反射镜表面超快激光清洗的方法及装置。

背景技术

铝合金是航天光学系统中结构件和光学元件的常用材料，用其制成的反射镜在红外光学系统中被广泛运用，在可见光及紫外光领域应用前景也很广阔。随着对光学元件面精度要求的不断提升，使用普通商用铝合金进行单点金刚石车削(SPDT)加工无法达到这样的性能要求。因此制造铝合金反射镜的工艺路线需要在SPDT后的反射镜表面通过抛光的工序进一步提高其面形精度与表面质量，从而使其满足应用需求。

但是在磁流变抛光的过程中铝镜表面会生成黑色的氧化膜，表面引入过量的杂质污染物会降低其表面反射率，从而影响镜面的成像性能。对于该问题，通常的解决办法是采用物理化学抛光的方法去除表面氧化层，恢复其表面质量，但是物理化学抛光存在一定的不足，其不可控因素较多，由于加工时间较长，容易引入表面疵病，对加工时外部环境的要求比较高，且效率较低。随着现代光学载荷的性能需求的提升，表面质量和效率是必须解决的问题，亟需一种无损清洗磁流变后表面生成物质的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题：本发明为解决磁流变后表面生成黑色氧化层，造成表面质量恶化和反射率严重下降的问题，提供一种铝合金反射镜表面超快激光清洗的方法及装置，本发明针对用于提升面形精度的关键步骤磁流变抛光在铝合金反射镜表面引入铁粉的污染物、大大降低了表面的反射率的问题，基于利用两种材料光热吸收差异，采用飞秒激光对加工后的表面进行清洗及定向去除，能够清洗镜面由于磁流变抛光引入的杂质及污染物，能够在不损伤表面的前提下去除铁元素污染，大大提高表面的反射率，提升其使用性能，可用于光学复杂曲面反射镜磁流变修形后的表面清洗。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种铝合金反射镜表面超快激光清洗的方法，实施步骤包括：

1)针对待清洗工件对应的铝合金基体和铝合金氧化膜进行光热吸收实验，记录铝合金氧化膜的光热吸收率大于铝合金光热吸收率的波长范围；

2)通过波长在所述波长范围内的激光器对待清洗工件的铝合金反射镜表面发射脉冲激光扫描待清洗表面，从而完成对待清洗工件的铝合金反射镜表面的清洗。

可选地，步骤2)中扫描待清洗表面时，采用的激光重叠率η满足η＝v/(D*f)-1，其中v表示激光的扫描速度，D表示激光光斑直径，f表示重复频率。

可选地，所述采用的激光重叠率η具体取值为50％。

可选地，步骤2)中扫描待清洗表面时，采用的峰值功率密度为4.44E+06W/cm²。

可选地，所述激光器的波长为355nm。

此外本发明还提供一种铝合金反射镜表面超快激光清洗的装置，包括激光器、扩束镜、反射镜、扫描振镜以及场镜，所述激光器发出的激光通过扩束镜后被反射镜再依次通过扫描振镜、场镜聚焦在待清洗工件表面。可选地，所述激光器的波长为355nm。