[发明专利]一种离轴非球面碳化硅轻量化反射镜的制备方法

说明书

一种离轴非球面碳化硅轻量化反射镜的制备方法涉及反射镜加工技术领域，解决了离轴非球面碳化硅轻量化反射镜制作效率低的问题，制备方法包括制作轻量化碳化硅镜坯，所述轻量化碳化硅镜坯包括碳化硅镜板和连接碳化硅镜板背面的碳化硅轻量化结构，所述碳化硅镜板正面为初始离轴非球面；对初始离轴非球面进行子孔径加工得到迭代初始离轴非球面；采用预应力加工技术对迭代初始离轴非球面进行抛光得到最终离轴非球面，一种离轴非球面轻量化碳化硅反射镜制作完成。通过本发明制备方法需要去除的材料极少，抛光速度就会成倍加快，能够解决离轴非球面碳化硅轻量化反射镜不能大批量走向应用的难题。

技术领域

本发明涉及反射镜加工技术领域，具体涉及一种离轴非球面碳化硅轻量化反射镜的制备方法。

背景技术

大口径光学天文望远镜，其主镜是通常由几十块甚至近千块的离轴非球面反射镜拼接而成，因为需要的离轴非球面反射镜数量庞大，用传统的光学加工技术都无法解决离轴非球面反射镜的需求数量大和加工周期长之间的矛盾，急需发明一种快速抛光的技术。上世纪80年代，预应力抛光技术就是在这种需求下发展起来的抛光离轴非球面的一种技术。预应力抛光技术，第一步，根据弹性薄板小挠度变形理论计算结果，给一个平行薄板镜坯施加若干外力，在镜坯内产生能够使镜面变形为离轴非球面所需的应力分布，从而使镜坯发生变形响应；第二步，在保持镜坯变形状态下，用大于镜坯口径的球面磨盘对镜坯进行全口径去除和拋光，进而形成与磨盘曲率半径相同的球面；第三步，撤去外力后，镜坯恢复自然状态时，获得所需要的离轴非球面。这里，所谓薄板就是厚度尺寸远小于板面延展方向上的尺寸(约为几十分之一以上)。预应力抛光技术的优势是，可以把抛光对象由非球面转换为球面，此时磨盘口径大于待抛光离轴非球面反射镜口径，使反射镜加工效率得到极大提高。目前，大型天文望远镜系统主镜的低膨胀玻璃离轴非球面反射镜抛光，都采用这种方法。

碳化硅是一种具有化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、比刚度大等性能的优质空间反射镜材料，已被广泛应用于单体镜空间遥感和观测系统。但是，由于碳化硅是一种具有陶瓷特性的脆性材料，目前主要采用机械铣磨、小磨头、磁流变等小面积接触工具加工技术(统称子孔径加工技术)进行加工。由于子孔径加工方法的缺点是容易引起中高频误差，即表面粗糙度比较大，还需要后续抛光，才能达到光洁度要求，加工抛光一块离轴非球面碳化硅轻量化反射镜耗时长，只适合于单件或小批量生产。

目前，在国内外，预应力抛光在离轴非球面碳化硅反射镜加工中的应用还属于空白。另外，由于碳化硅材料硬度大、去除率低、面形收敛慢，即使采用传统的预应力抛光技术对离轴非球面碳化硅轻量化反射镜抛光，所用的时间是抛光玻璃反射镜的5倍以上，效率极低，不能发挥预应力抛光本身具有的高效率优势。因此，为了使离轴非球面碳化硅轻量化反射镜得以大量生产、大批量应用于大型地基天文望远镜和太空望远镜，亟需一种能够提高离轴非球面碳化硅轻量化反射镜制作效率、缩短制作时间的制作方法。

发明内容

为了解决离轴非球面碳化硅轻量化反射镜制作效率低的问题，本发明提供一种离轴非球面碳化硅轻量化反射镜的制备方法。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种离轴非球面碳化硅轻量化反射镜的制备方法，包括如下步骤：

S1、制作轻量化碳化硅镜坯，所述轻量化碳化硅镜坯包括碳化硅镜板和连接碳化硅镜板背面的碳化硅轻量化结构，所述碳化硅镜板正面为初始离轴非球面；

S2、对初始离轴非球面进行子孔径加工得到迭代初始离轴非球面；

S3、采用预应力加工技术对迭代初始离轴非球面进行抛光得到最终离轴非球面，一种离轴非球面轻量化碳化硅反射镜制作完成。

采用所述的一种离轴非球面碳化硅轻量化反射镜的制备方法制备的一种离轴非球面碳化硅轻量化反射镜。

本发明的有益效果是：