[发明专利]一种高精度超薄光学零件增厚-光胶-对称减薄加工方法

说明书

本发明公开了一种高精度超薄光学零件的增厚‑光胶‑对称减薄加工方法，包括如下步骤：切片；退火；双面研磨；A面研磨；沥青环抛A面；光胶A面；B面研磨；沥青环抛B面。本发明的退火方式可以使毛坯材料中的残余应力按照中间面对称的形式分布。由于经过零件的残余应力是关于中间面对称分布的，若零件两端面的去除量不同则会导致应力释放不对称，从而导致零件翘曲变形。本发明的双面研磨工艺可以控制零件两端面的平行度精度，同时保证去除过程中两端面的减薄量是相等的。本发明采用两端面依次减薄环抛与光胶粘接配合的方法对平面度进行加工和控制。本发明可以加工超薄、高精度平行度、高精度平面度及低表面粗糙度的高质量光学零件。

技术领域

本发明属于光学加工领域，涉及一种高精度超薄光学零件的精密加工方法。

背景技术

超薄光学零件具有质量轻、热梯度小等优点，被广泛应用于具有轻量化、小型化和高热稳定性要求的新型光学系统中，随着光学系统设计性能要求的不断提升，对超薄光学零件的加工精度和质量要求也越来越高，例如，碟片激光器泵浦系统需要精度和质量要求极高的超薄零件。

平行度、平面度以及表面粗糙度是光学零件的主要加工指标，对零件性能有重要的影响。目前，采用化学机械抛光技术，大部分光学零件的表面粗糙度能够满足工作需求。然而，平行度与平面度的控制仍旧是超薄光学零件加工的技术难题之一。在一般的光学加工中，控制平行度最有效的方法是双面研磨抛光技术。但是采用双面研磨抛光时，要求游星轮的厚度必须小于零件厚度，当零件与游星轮厚度过小时，极易造成游星轮因强度不足被撕裂。另一方面，零件容易窜出游星轮被挤碎，从而使整盘零件报废。此外，仅采用双面研磨抛光技术无法使超薄光学零件平面度达到亚微米级甚至纳米级精度。因此，高精度光学零件仍旧大量依赖传统的沥青环抛技术进行单面加工。然而在超薄光学零件的沥青环抛过程中，由于零件厚度极小，刚度弱，内应力和胶结应力的释放会导致零件在下盘后发生翘曲变形，工件平面度控制困难。

专利CN109824248A介绍了一种超薄石英片的精密加工方法，采用两端面分别减薄配合光胶环抛的方法可以加工出高精度的平面度与表面粗糙度，但是该专利没有提出超薄零件平行度的控制手段。专利CN102528645A介绍了一种大尺寸超薄石英玻璃片双面抛光加工方法，利用经过平整处理的游星轮防止超薄石英玻璃片窜出，提高工艺的成品率。该工艺方法使用了双面研磨抛光工艺，可以很好的控制零件的平行度，但是双面研磨抛光工艺无法实现高平面度超薄光学零件的加工。专利CN1740106通过调整抛光液组分以及工艺参数控制超薄光学零件的平面度以及表面粗糙度，但是并没有关于平行度的控制方法，也没有提出如何消除零件变形的影响，因此并不能加工高精度的超薄光学零件。

综上，超薄光学零件高精度平行度、平面度以及表面粗糙度的全面控制尚无有效的工艺方法。超薄光学零件平行度控制的主要难点在于双面研磨抛光时，零件与游星轮厚度过小，容易引起游星轮的撕裂及零件窜出；平面度控制的主要难点在于，双面研磨抛光技术没有平面度控制手段，而采用单面沥青环抛时，由于零件厚度过小，内应力及胶结应力的释放引起超薄零件翘曲变形，使已经加工好的零件平面度再次恶化。

本发明提出了一种增厚-光胶-对称减薄方法，可以在零件较厚的状态时通过双面研磨控制其两端面的平行度，并且。采用本发明中提出的工艺方法，可以加工高精度平行度、平面度及表面粗糙度的超薄光学零件。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种可以有效地解决内应力释放引起的变形问题，同时可以避免粘接胶固化收缩引起的胶结应力的高精度超薄光学零件的增厚-光胶-对称减薄加工方法，达到精密光学、机械、电子等系统对超薄零件提出的亚微米级平行度、纳米级平面度以及亚纳米级粗糙度的指标要求。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种高精度超薄光学零件的增厚-光胶-对称减薄加工方法，包括如下步骤：