Technologia sprzętu optoelektronicznego

Transkrypt

Technologia sprzętu optoelektronicznego
Technologia sprzętu
optoelektronicznego
dr inż. Michał Józwik
pokój 507a
[email protected]
Treść wykładu
Specyfika wymagań i technologii elementów
optycznych.
Ogólna struktura procesów technologicznych.
Obróbka mechaniczna, operacje podstawowe:
frezowanie, toczenie diamentowe, szlifowanie,
docieranie polerowanie, centrowanie.
Łączenie elementów optycznych.
Wykonywanie rysunków na elementach optycznych.
Powłoki cienkowarstwowe.
Zakres ćwiczeń
laboratoryjnych
Obróbka zgrubna: szlifowanie, centrowanie.
Polerowanie elementów optycznych.
Wykonywanie optycznych powłok
cienkowarstwowych metodami próżniowymi.
Pomiary interferencyjne kształtu powierzchni.
Literatura
Legun Z.: „Technologia elementów
optycznych”, WNT 1982
Szwedowski A., Wojtaszewski A.:
„Technologia elementów optycznych.
Pomiary optyczne”, Oficyna Wydawnicza
P.W. 1994
Specyfika technologii
optoelektronicznej
duża dokładność kształtu powierzchni i
elementu
mała chropowatość powierzchni optycznej
czystość optyczna powierzchni
możliwość poprawy powierzchni optycznej
orientacja powierzchni optycznej w materiałach
anizotropowych
udział umiejętności rzemieślniczych w
wykonawstwie
sprzężenie z technologią elementów
mikroelektroniki
Kierunki rozwoju technologii
optoelektronicznej
niski koszt
duża dokładność
automatyzacja produkcji w sprzężeniu z pomiarami
stosowanie obróbki plastycznej zamiast mechanicznej (asfery)
uniwersalizacja obrabiarek – toczenie diamentowe (asfery)
zmniejszenie liczby operacji obróbczych powierzchni optycznej
obróbka materiałów o bardzo różnych właściwościach
modyfikacja właściwości optycznych powierzchni
rozwój technik próżniowych, otrzymywanie powłok
cienkowarstwowych
wykonywanie elementów miniaturowych – mikro i
nanotechnologie
pomiary …
Typowe wymagania dotyczące
geometrii elementów optycznych
Wielkość
Bardzo dokładne
Rodzaj wykonania
Średnio dokładne
Dokładne
0.02 – 0.03%
0.05%
0.1%
N=
0.1 (λ/20)
0.05
0.2
N=
0.1 (λ/20)
N=
0.02 (λ/100)
0.01 (0.02)
0.03
0.05
0.1
0.2
0.3
15” (0.5”)
0.01 (0.005)
3’
0.03
10’
0.1
Kształt powierzchni:
SFERYCZNA ∆R =
PŁASKA
Grubość [mm]
Wymiary
liniowe
[mm]
Wymiary kątowe
Centralność c [mm]
Typowe wymagania dotyczące
geometrii elementów optycznych
Czystość optyczna
powierzchni
- kratery Φ [mm]
- rysy – grubość [mm]
Chropowatość (RMS nm)
I
II
III
< 0.004
< 0.002
< 0.06
< 0.004
< 0.1
< 0.006
∇ 14S (<2.5)
∇14 (<10)
∇14, ∇13
Podstawowe operacje obróbki
typowych elementów optycznych
CIĘCIE – przecinanie, nacinanie rowków, wycinanie
profilowe – tarczą diamentową, laserem, zawiesiną ścierną
WYKONYWANIE OTWORÓW - wiertłem diamentowym,
rurowym, szlifowanie ścierniwem, promieniowaniem lasera
FREZOWANIE – obróbka ściernicą diamentową
płaszczyzn
powierzchni sferycznych optycznie czynnych
powierzchni asferycznych optycznie czynnych
powierzchni walcowych zewnętrznych i wewnętrznych
powierzchni stożkowych faz
Podstawowe operacje obróbki
typowych elementów optycznych
DOCIERANIE powierzchni optycznie czynnych – narzędziem
powierzchniowym ze spieków diamentowo – metalowych
SZLIFOWANIE ŚCIERNIWEM
powierzchni płaskich
powierzchni sferycznych
POLEROWANIE
narzędziem termoplastycznym
narzędziem sprężystym
mechaniczno – chemiczne
jonowe
laserowe
Podstawowe operacje obróbki
typowych elementów optycznych
TOCZENIE DIAMENTOWE zastępujące polerowanie
powierzchni asferycznych
powierzchni sferycznych trudnych do uzyskania w obróbce
konwencjonalnej
CENTROWANIE
FAZOWANIE ścierniwem lub spiekiem diamentowym
Kolejność operacji obróbczych
blok
pojedynczo
SZLIFOWANIE
SWOBODNYM
ŚCIERNIWEM
blok, prasówka
FREZOWANIE
DIAMENTOWE
prasówka
FREZOWANIE
DIAMENTOWE
SZLIFOWANIE
SWOBODNYM
ŚCIERNIWEM
DOCIERANIE
DIAMENTOWE
POLEROWANIE
NARZĘDZIEM
PLASTYCZNYM
P0LEROWANIE
NARZĘDZIEM
SPRĘŻYSTYM
POLEROWANIE
NARZĘDZIEM
PLASTYCZNYM
Sprawdziany
Szkła
okularowe
Małoseryjna
Elementy
pojedyncze
Elementy
z materiałów
specjalnych
Seryjna
średniej
dokładności
SZLIFOWANIE
SWOBODNYM
ŚCIERNIWEM
DOCIERANIE
DIAMENTOWE
POLEROWANIE
NARZĘDZIEM
SPRĘŻYSTYM
Wielkoseryjna
średniej
dokładności
Wielkoseryjna
dużej
dokładności
grupowo