अभिसरण चमकाने: उच्च गुणवत्ता ऑप्टिकल फ्लैट और क्षेत्रों की एक सरल, तेजी से, पूर्ण एपर्चर चमकाने की प्रक्रिया

Summary

A novel optical polishing process, called “Convergent Polishing”, which enables faster, lower cost polishing, is described. Unlike conventional polishing processes, Convergent Polishing allows a glass workpiece to be polished in a single iteration and with high surface quality to its final surface figure without requiring changes to polishing parameters.

Abstract

अभिसरण चमकाने अपनी प्रारंभिक आकार के स्वतंत्र एक workpiece, (यानी, सतह आंकड़ा), की एक निश्चित, अपरिवर्तनीय सेट के तहत उत्कृष्ट गुणवत्ता की सतह के साथ अंतिम सतह आंकड़ा करने के लिए एकाग्र होगा जिसमें फ्लैट और गोलाकार कांच प्रकाशिकी परिष्करण के लिए एक उपन्यास चमकाने प्रणाली और तरीका है एक एकल चमकाने चलना में मापदंडों चमकाने। इसके विपरीत, पारंपरिक पूर्ण एपर्चर चमकाने के तरीकों वांछित सतह आंकड़ा हासिल करने के लिए पॉलिश, मैट्रोलोजी और प्रक्रिया में परिवर्तन से जुड़े कई, अक्सर लंबे, चलने का चक्र की आवश्यकता है। अभिसरण चमकाने प्रक्रिया गोद के आकार के converging के workpiece में हटाने और परिणाम के साथ कम हो जाती है कि दबाव अंतर है, जिसके परिणामस्वरूप में workpiece के गोद ऊंचाई बेमेल की अवधारणा पर आधारित है। अभिसरण चमकाने प्रक्रिया के सफल क्रियान्वयन के लिए workpiece-गोद लिए छोड़कर गैर वर्दी स्थानिक सामग्री हटाने (के सभी स्रोतों को दूर करने के लिए प्रौद्योगिकियों के एक नंबर के संयोजन का परिणाम हैसतह आंकड़ा अभिसरण के लिए बेमेल) और कम खरोंच घनत्व और कम खुरदरापन के लिए प्रणाली में दुष्ट कणों की संख्या को कम करने के लिए। अभिसरण चमकाने की प्रक्रिया विभिन्न सामग्री कांच पर दोनों फ्लैट और विभिन्न आकार, आकार के क्षेत्रों, और पहलू अनुपात के निर्माण के लिए प्रदर्शन किया गया है। व्यावहारिक प्रभाव उच्च गुणवत्ता ऑप्टिकल घटकों कम इकाई लागत में जिसके परिणामस्वरूप कम मैट्रोलोजी साथ, और कम परिश्रम के साथ, और अधिक बार बार, और अधिक तेजी से गढ़े जा सकता है। इस अध्ययन में, अभिसरण चमकाने प्रोटोकॉल विशेष रूप से वर्ग एक 81 सेमी व्यास पालिशगर पर सतह प्रति 4 घंटा चमकाने के बाद एक पॉलिश ~ λ / 2 सतह निकालने के लिए एक ठीक जमीन की सतह से सिलिका फ्लैट्स जुड़े हुए 26.5 सेमी fabricating के लिए वर्णित है।

Introduction

एक ठेठ ऑप्टिकल निर्माण की प्रक्रिया में बड़े कदम को आकार देने, पीस, पूर्ण एपर्चर चमकाने, और ^1-3 चमकाने कभी कभी छोटा सा उपकरण शामिल हैं। इमेजिंग और लेजर प्रणाली के लिए उच्च गुणवत्ता ऑप्टिकल घटकों के लिए बढ़ती मांग के साथ, पिछले कई दशकों में ऑप्टिकल निर्माण में महत्वपूर्ण प्रगति की गई है। उदाहरण के लिए, परिशुद्धता के लिए, नियतात्मक सामग्री हटाने (सीएनसी) कांच को आकार देने मशीनों नियंत्रित कंप्यूटर न्यूमेरिकल के क्षेत्र में प्रगति के साथ आकार देने और पीस प्रक्रिया के दौरान अब संभव है। इसी प्रकार, छोटा सा उपकरण चमकाने प्रौद्योगिकियों (जैसे, कंप्यूटर नियंत्रित ऑप्टिकल सरफेसिंग (CCOS), आयन लगाना, और चुंबक रियोलॉजिकल परिष्करण (एमआरएफ)) इस प्रकार दृढ़ता से ऑप्टिकल निर्माण उद्योग प्रभावित, नियतात्मक सामग्री हटाने और सतह आंकड़ा नियंत्रण करने के लिए नेतृत्व किया है। हालांकि, परिष्करण प्रक्रिया, पूर्ण एपर्चर चमकाने के मध्यवर्ती कदम है, अभी भी आम तौर पर कुशल opticia की आवश्यकता होती है, उच्च नियतिवाद का अभावएनएस, कई बाहर ले जाने के लिए अक्सर कई प्रक्रिया में परिवर्तन के साथ लंबे समय तक चलने चक्र वांछित सतह आंकड़ा ^1-3 करने के लिए प्राप्त करने के लिए।

चमकाने के तरीके, प्रक्रिया चर, और जटिल रासायनिक और workpiece, गोद और गारा ^3-4 के बीच यांत्रिक बातचीत के बड़ी संख्या में यह चुनौतीपूर्ण एक विज्ञान के लिए एक 'कला' से ऑप्टिकल चमकाने परिणत करने के लिए बनाया है। नियतात्मक पूर्ण एपर्चर चमकाने को प्राप्त करने, सामग्री हटाने दर अच्छी तरह से समझ में आ जाना चाहिए। ऐतिहासिक रूप से, सामग्री हटाने दर व्यापक रूप से इस्तेमाल प्रेस्टन समीकरण ⁵ से वर्णित किया गया है

(1)

DH / डीटी औसत मोटाई हटाने दर है जहां, कश्मीर _पी प्रेस्टन निरंतर, σ _ओ हैलागू दबाव, और वी _आर workpiece के और गोद के बीच औसत सापेक्ष वेग है। रेखाचित्र के स्थानिक और लौकिक वेग में बदलाव और दबाव के बीच मतभेद सहित प्रेस्टन समीकरण के रूप में वर्णित सामग्री हटाने दर को प्रभावित है कि शारीरिक अवधारणाओं को दर्शाया गया है 1 चित्रा लागू दबाव और दबाव वितरण कि workpiece के अनुभवों, और घर्षण प्रभाव ^6-8। विशेष रूप से, workpiece के द्वारा अनुभवी वास्तविक दबाव वितरण जोरदार workpiece की सतह आंकड़ा जिसके परिणामस्वरूप प्रभावित (विस्तार कहीं और ^6-8 में वर्णित) घटना के एक नंबर से संचालित है। इसके अलावा, प्रेस्टन समीकरण में, सूक्ष्म और आणविक स्तर प्रभाव काफी हद तक समग्र सामग्री हटाने दर, सूक्ष्म खुरदरापन, और यहां तक कि workpiece पर scratching को प्रभावित करती है जो स्थूल प्रेस्टन लगातार (कश्मीर _पी), में तह कर रहे हैं। विभिन्न अध्ययनों से खाते में प्रेस्टन के मॉडल का विस्तार किया सूक्ष्म घोल कण-पैड-workpiece के बातचीत सामग्री हटाने दर और microroughness ^16/09 की व्याख्या करने के लिए।

पूर्ण एपर्चर चमकाने के दौरान सतह आंकड़ा की नियतात्मक नियंत्रण हासिल करने के लिए, ऊपर वर्णित घटना के प्रत्येक समझा मात्रा निर्धारित है और फिर से नियंत्रित किया जाना चाहिए। अभिसरण चमकाने के पीछे की रणनीति या तो इंजीनियर पालिशगर डिजाइन के माध्यम से या हटाने के कारण workpiece के आकार करने के लिए workpiece के गोद बेमेल द्वारा ही संचालित है कि इस तरह की प्रक्रिया पर नियंत्रण, द्वारा, समाप्त करने या गैर वर्दी सामग्री हटाने की अवांछनीय कारणों को कम से कम करने के लिए है ^{7,17- 18।} चित्रा 2 workpiece के आकार workpiece के गोद बेमेल अवधारणा पर आधारित अभिसरण करने के लिए नेतृत्व कर सकते हैं दिखाता है कि कैसे। एक फ्लैट गोद और ऊपर छोड़ दिया पर दिखाया जटिल आकार का एक काल्पनिक workpiece के बारे में सोचें। (जीएपी, Δh _{राजभाषा} के रूप में संदर्भित) इंटरफेस ऊंचाई बेमेल के रूप में इंटरफ़ेस दबाव वितरण (σ) को प्रभावित करती है:

सामग्री "के लिए: रख-together.within पृष्ठ =" हमेशा "> (2)

एच एक निरंतर का वर्णन दर है जहां पर जो दबाव खाई Δh _{राजभाषा} ⁶ में वृद्धि के साथ गिरावट आती है। इस उदाहरण में, workpiece के चमकाने के दौरान उच्चतम प्रारंभिक सामग्री हटाने दर का पालन करेंगे केंद्र में उच्चतम स्थानीय दबाव (चित्रा 2 के नीचे बाएँ देखें), और इसलिए इस स्थान है। सामग्री निकाल दिया जाता है के रूप में, workpiece के पार दबाव अंतर workpiece के गोद बेमेल में कमी की वजह से कम हो जाएगा, और workpiece गोद के आकार को एकाग्र करेंगे। अभिसरण, workpiece के दबाव वितरण, और इसलिए सामग्री हटाने पर, (चित्रा 2 के दाईं ओर देखें) workpiece के भर में एक समान हो जाएगा। यह उदाहरण howev, एक फ्लैट गोद लिए सचित्र हैएर, उसी अवधारणा (अवतल या उत्तल या तो) एक गोलाकार गोद के लिए लागू होता है। स्थानिक सामग्री गैर एकरूपता को प्रभावित करने वाले सभी अन्य घटना का सफाया कर दिया गया है फिर, अगर इस अभिसरण की प्रक्रिया ही काम करता है। अभिसरण चमकाने प्रोटोकॉल में लागू विशिष्ट प्रक्रियात्मक और इंजीनियरिंग mitigations चर्चा में वर्णित हैं।

निम्नलिखित अध्ययन में वर्णित प्रोटोकॉल एक ठीक जमीन की सतह से शुरू 26.5 सेमी वर्ग जुड़े सिलिका गिलास workpiece के लिए विशेष रूप से अभिसरण चमकाने प्रक्रिया है। चमकाने के 8 घंटे (4 घंटे / सतह) में, इस workpiece के बहुत ही उच्च गुणवत्ता की सतह (यानी, कम खरोंच घनत्व) के साथ ~ λ / 2 की एक पॉलिश उदासी को प्राप्त कर सकते हैं।

Protocol

पालिशगर और गारा से 1. तैयारी सबसे पहले अभिसरण चमकाने सिस्टम को तैयार (मैं स्वतंत्र भूतल nitial, विशेष रूप से सी onvergent कहा जाता है, एस चिमनी के पास चलना, आर ogue कण-फ्री पा?…

Representative Results

अभिसरण चमकाने प्रोटोकॉल ऊपर वर्णित की एक चोटी से घाटी उदासी के लिए, सतह प्रति 4 घंटा की एक एकल यात्रा में, पॉलिश किया जा करने के लिए (इस मामले में एक 26.5 सेमी वर्ग) एक जमीन जुड़े सिलिका workpiece के लिए अनुमति देता ?…

Discussion

परिचय में चर्चा को नष्ट करने या कारण workpiece के आकार करने के लिए workpiece के गोद बेमेल के सिवाय इसके कि स्थानिक सामग्री गैर एकरूपता को प्रभावित करने वाले सभी घटनाओं को कम से कम करना शामिल है, अभिसरण के सफल क्रिया?…

Materials

Name of Material/Equipment	Company	Catalog Number
MHN 50 mil Polyurethane Pad	Eminess Technologies	PF-MHN15A050L-56
Cerium oxide polishing slurry	Universal Photonics	HASTILITE PO
Septum Glass (waterjet cut)	Borofloat ; Schott	NA
Diamond conditioner	Morgan Advanced Ceramics	CMP-25035-SFT
Ultrasonic Cleaner	Advanced Sonics Processing System	URC4
Purification Optima Filter cartridge	3M	CMP560P10FC
Blocking Pitch	Universal Photonics	BP1
Blocking Tape	3M	#4712
Cleanroom Cloth	ITW Texwipe	AlphaWipe TX1013
Single Particle Optical Sensing	Paritcle Sizing Systems	Accusizer 780 AD