[发明专利]一种3D打印辅助离子束抛光方法

说明书

本发明提供的3D打印辅助离子束抛光方法，利用3D打印技术在在待加工光学镜面上上制作高精度牺牲层，再对牺牲层进行离子束刻蚀加工，将牺牲层表面面形精度复制到光学镜面上，突破离子束抛光技术对镜面中高频去除能力低的技术瓶颈，提升离子束抛光光学镜面，尤其是非球面的加工效率及加工精度，拓展离子束抛光技术的应用范围，本发明提供的3D打印辅助离子束抛光方法，利用3D打印技术制造镜面牺牲层，与现有的旋涂、喷涂等加工手段相比，3D打印技术制作的表面牺牲层确定性更好，能根据面形误差的特点进行优化计算，制造的牺牲层不受光学表面曲率变化、频段误差分布特点等因素影响，面形加工精度高。

技术领域

本发明涉及光学加工技术领域，特别涉及一种3D打印辅助离子束抛光方法。

背景技术

离子束抛光是一种非接触式的光学加工手段，常被用于光学加工最终的精密抛光手段。其主要技术特点有非接触式的材料去除、适用于多种材料、加工过程无应力、无边缘效应、无复印效应、定位允差大、具有回转对称的高斯型去除函数。但是，离子束抛光材料去除速率低，对镜面中高频误差的修正能力有限。

为有效去除镜面的中高频误差，可以采用牺牲层辅助离子束抛光去除镜面中高频误差。此方法技术路线为：首先在光学镜面表面制备面形精度高及表面质量好中高频误差低的牺牲层，然后利用离子束流以相同的去除速率同时去除牺牲层材料和镜面材料，将牺牲层的面形精度复制到光学镜面，最终获得中高频误差达标的光学镜面。

牺牲层辅助离子束抛光的主要技术难点有：①高质量牺牲层的制备，要求牺牲层具有较高面形精度的同时具有适宜的厚度；②离子束工作参数的优化，确保牺牲层材料及镜面材料具有相同的刻蚀速率。

目前牺牲层的制造方法主要有：光刻胶旋涂、喷涂以及模具压覆等。其对于平面、球面元件的适用性较好，但是对于非球面的牺牲层制造存在着一下不足：非球面模具制造成本高、精度低；牺牲层厚度均匀性差、非球面表面牺牲层制作完成后精度低。在牺牲层初步制造好之后，进行牺牲层修正的过程中，牺牲层精度检测难度大，加工精度低，导致后续面形复制精度低。

发明内容

有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种面形加工精度高的3D打印辅助离子束抛光方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种3D打印辅助离子束抛光方法，包括下述步骤：

对待加工光学镜面进行干涉检测，获得镜面误差，所述镜面误差为所述待加工光学镜面的实际面形与理论面形的偏差；

利用PSD谱段分布分析所述镜面误差；

根据所述镜面误差的分析结果计算3D打印的加工文件；

根据所述加工文件，在所述光学镜面上进行3D打印，形成牺牲层；

调整离子束抛光的工作参数，使所述待加工光学镜面材料与所述牺牲层材料具有相同的材料去除速率；

获取所述工作参数对应的离子束抛光去除函数；

以所述离子束抛光去除函数为基础计算离子束加工驻留时间，生成离子束抛光加工文件；

对所述离子束抛光加工文件进行离子束抛光，将所述牺牲层的面形精度及表面质量复制到所述待加工光学镜面上；

对所述待加工光学镜面进行干涉检测，若镜面误差满足要求则结束加工；若镜面误差不满足要求，则重复上述步骤，直到镜面误差满足精度要求为止。

在一些较佳的实施例中，在进行根据所述镜面误差的分析结果计算3D打印的加工文件的步骤中，具体包括下述步骤：