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精密光學(xué)行業(yè)技術(shù)發(fā)展水平及趨勢
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 茂萊光學(xué)    2023-11-22

①技術(shù)發(fā)展水平

目前，光學(xué)加工工藝主要包括切割、銑磨、精磨、拋光、磨邊、膠合、鍍膜等工藝環(huán)節(jié)。超精密加工技術(shù)是先進裝備制造的關(guān)鍵性瓶頸技術(shù)，納米精度被譽為超精密加工技術(shù)“皇冠上的明珠”。

超精密光學(xué)器件的制造體系，由超精密光學(xué)加工、超精密光學(xué)檢測和超精密光學(xué)表面處理等環(huán)節(jié)構(gòu)成。超精密光學(xué)器件的制造技術(shù)可以分為觸式和非接觸式兩大類，在接觸式制造技術(shù)中，最具代表性的方法是數(shù)控研磨拋光（CCP），單點金剛石切削（SPDT）以及磁流變拋光（MRF）技術(shù)。

在非接觸制造中，具有重要應(yīng)用價值的方法包括磨料射流拋光（FJP）、等離子體成型（PACE）和離子束拋光（IBF）等技術(shù)。目前我國已初步建立了包括 CCP、MRF、IBF、SPDT 等技術(shù)在內(nèi)的超精密光學(xué)制造技術(shù)體系。

超精密光學(xué)器件制造涉及的重要技術(shù)之一就是表面鍍膜技術(shù)，通過鍍膜以提高透反射、偏振及強激光耐受等能力。為此，需要積極發(fā)展新型的等離子體鍍膜技術(shù)、離子束鍍膜技術(shù)、激光束鍍膜技術(shù)和平片的化學(xué)氣相沉積技術(shù)，并積極研究新的薄膜材料與結(jié)構(gòu)體系以及新的薄膜器件設(shè)計與檢測技術(shù)。這些技術(shù)的發(fā)展對于提高和保障超精密光學(xué)器件的實際應(yīng)用水平至關(guān)重要。

此外，隨著制造能力的不斷提升，超精密光學(xué)器件的檢測技術(shù)問題已經(jīng)逐漸成為限制制造技術(shù)發(fā)展的瓶頸。目前，超精密光學(xué)器件的檢測主要指面型檢測和粗糙度檢測兩個方面。面型檢測主要使用輪廓儀和干涉儀，高精度輪廓檢測和干涉檢測設(shè)備幾乎全部依賴進口，因而迫切需要通過自主研發(fā)或者技術(shù)引進等方式降低依賴性。思瀚發(fā)布《2023-2028年中國精密光學(xué)行業(yè)市場現(xiàn)狀及投資前景綜合研究報告》

②技術(shù)發(fā)展趨勢

A、多學(xué)科的先進制造技術(shù)的融合發(fā)展

隨著超精密光學(xué)器件精度的提高和規(guī)?；a(chǎn)的發(fā)展，半導(dǎo)體加工等領(lǐng)域的先進制造技術(shù)不斷融入光學(xué)加工技術(shù)中，使現(xiàn)代精密光學(xué)器件的加工技術(shù)、工藝、設(shè)備等較傳統(tǒng)光學(xué)加工技術(shù)發(fā)生較大變化。

目前，數(shù)控加工技術(shù)（CNC）、計算機輔助設(shè)計（CAD）、離子束輔助加工技術(shù)、磁控濺射成膜技術(shù)、高速精磨技術(shù)、拋光技術(shù)、磁流變拋光技術(shù)、精密切割技術(shù)等已經(jīng)開始應(yīng)用到光學(xué)器件加工的生產(chǎn)工序中，正在逐步取代應(yīng)用了幾十年的古典法拋光等傳統(tǒng)加工工藝，大大提升了生產(chǎn)效率和品質(zhì)保證能力，為光學(xué)器件加工進入規(guī)?；a(chǎn)提供了可靠保障。

B、光學(xué)鍍膜技術(shù)成為關(guān)鍵技術(shù)

由于現(xiàn)代精密光學(xué)器件向功能集成化和高精度方向發(fā)展，光學(xué)器件的分光光譜特性等只有依靠光學(xué)鍍膜才可以實現(xiàn)。精密光學(xué)鍍膜的偏振分光、減反射、光譜波長準(zhǔn)確定位（通常在納米級）等特性是目前其他任何技術(shù)無法替代的，所以光學(xué)鍍膜技術(shù)是光學(xué)器件加工的關(guān)鍵技術(shù)。

由于技術(shù)門檻較高，目前高效、高品質(zhì)、低成本的批量化生產(chǎn)技術(shù)仍然只有少數(shù)光學(xué)加工企業(yè)掌握。應(yīng)用于集成電路制造和半導(dǎo)體器件制造的濺射成膜技術(shù)、等離子體化學(xué)氣相沉積技術(shù)逐漸用于光學(xué)鍍膜，提升效率和良品率、降低成本效果明顯，成為實現(xiàn)大批量生產(chǎn)超精密光學(xué)器件的重要技術(shù)。

C、檢測技術(shù)自動化

激光平面干涉儀、球面干涉儀、高精度分光光度計、拼接式干涉測量設(shè)備等自動化檢測儀器開始廣泛進入光學(xué)器件加工現(xiàn)場，通過計算機和軟件分析技術(shù)無接觸式自動判斷面形和加工精度，正在取代傳統(tǒng)的用光學(xué)樣板接觸式檢驗并需要個人主觀判斷面形和加工精度的檢測方法，不僅快捷方便、準(zhǔn)確可靠，而且消除了檢測過程中對零件表面的污染和損傷。

D、精磨、拋光高速化、自動化

精磨、拋光是光學(xué)器件加工的主要工序之一?，F(xiàn)代精密光學(xué)器件加工技術(shù)采用金剛石丸片等固體磨料精磨，聚氨酯拋光片替代瀝青柏油盤高速拋光，設(shè)備采用高速精磨、拋光，冷卻液自動供給，壓力通過氣動閥自動控制，加工時間自動控制，不僅顯著提升了加工效率和批量化生產(chǎn)的加工精度、質(zhì)量，而且大大改善了加工環(huán)境、作業(yè)條件。同時，隨著液流噴射拋光等新技術(shù)和新設(shè)備的涌現(xiàn)，光學(xué)器件的加工技術(shù)將會躍上一個新臺階。