衍射光學元件車削補償技術的研究

張 峰，汪志斌，張云龍，郭小剛，蘇 瑛，郭 芮

(西安應用光學研究所，陜西 西安 710065)

引言

衍射光學元件因其在實現光波變換上具有許多傳統光學難以具備的功能，如極高的衍射效率和良好的色散性能等，有利于促進光學系統實現微型化、陣列化和集成化，大大地壓縮光學系統使其輕量化，優化了產品的結構與性能，為設計者帶來更多的設計自由度。近年來衍射光學元件在成像光學系統，特別是紅外光學系統[1]中得到越來越廣泛的應用。

超精密金剛石車削加工技術[2-3]是高精度衍射光學元件加工中的一個重要方向，該技術可以在常用的紅外材料[4]如鍺、硫化鋅、砷化嫁等上直接車削出很好的光學表面，目前已成功用于各種紅外成像光學系統中。但是由于加工設備、工具的精度以及工藝參數的匹配等問題，實際加工出的衍射元件制造精度與理論計算值存在加工誤差，必須通過誤差補償提高面形精度。因此，必須在現有機床精度的基礎上采用面形誤差補償技術[5-6]以減少誤差的影響。

目前國內在衍射面等復雜曲面的車削加工中，主要是對機床的幾何誤差[7]、刀具誤差[8]等進行補償，對衍射面加工后的形狀誤差的分析和補償研究的不多。為此，本文利用面形誤差補償技術，對衍射面車削補償技術進行研究。通過對測量數據的分析和處理，計算出殘余面形誤差，并根據刀具半徑的補償得到新的刀具補償加工軌跡。最后通過實驗驗證，該誤差補償技術可以很好地改善衍射光學元件的面形精度?！?br>