4-10  高精度数控化学抛光技术

侯  晶  许  乔  张清华  雷向阳  周礼书  陈  宁

用已有的刻蚀发生器与AD250数控抛光设备进行有效地整合，建立了定域数控刻蚀平台，此实验平台在基片装夹和软件编程上都得到了一定提高，可以根据事先检测基片的干涉图在任意区域内进行编程加工，由于AD250数控抛光设备能够实现三维坐标控制，对刻蚀区域的大小和刻蚀深度可通过编程来实现，完全实现了数字控制加工的目的。在前期实验工作的基础上，根据Marangoni界面效应理论对刻蚀发生器进行改进，改进后的装置在Marangoni效应的稳定上有了很大提高，可以持续不间断的使被加工基片的区域保持Marangoni效应，由于此效应在整个数控化学加工中起核心作用，所以此项单元的改进使得对加工基片的尺寸得到很大扩展，理论上完全满足原型玻璃尺寸的要求，也为后期的数控化学大尺寸面型的修正提供了很好的技术基础，使这项技术在光学加工中的应用得到了保障。

运用此项技术在f 100 mm的基片上写入“S”，作为验证改进后的装置和效应发生器的实验(图1)，利用WYKO干涉仪检测刻蚀后的基片得到：刻蚀宽度10.4 mm，曲线弧长86.41 mm，刻蚀深度约55 nm，“S”字母刻蚀深度均匀、刻蚀界面明显达到了实验目的。利用此平台还对光学元件的亚表面缺陷进行定量研究。运用湿法刻蚀，对基片进行不同深度下的去除，再通过原子力显微镜进行了观测，发现了两种典型的亚表面缺陷：点状缺陷和条状缺陷(图2)，点状缺陷由不同深度的“小坑”组成，几个“小坑”的排列在某一个固定方向，不同“小坑”排列的方向是不同的，无规则的。条状缺陷的出现是在不同深度下(0.8 ~10 mm)，它们的长短不同，从1~15 mm不等，深度在2.5~5 mm之间，方向也是杂乱无章，无规则的。利用刻蚀方法对亚表面缺陷的去除进行了一定研究，经星光激光器的损伤测试表明，损伤阈值有一定的提高。