Поддержка по электронной почте
nyjmgd@foxmaid.comПозвоните в службу поддержки
+86-15538793950
Когда слышишь ?двояковогнутые линзы?, первое, что приходит в голову — элементарная рассеивающая оптика, парабола в учебнике. На деле же, между этой схематикой и реальным компонентом, который ставишь в систему, — пропасть. Многие, особенно на старте, думают, что главное — выдержать радиусы кривизны и толщину по центру. А потом удивляются, почему луч ведёт себя не по модели, или изображение ?плывёт?. Я сам через это проходил.
Возьмём, казалось бы, простой заказ: линза для коррекции в спектральном приборе. Техзадание: материал N-BK7, диаметр 25 мм, R1 = -100 мм, R2 = +100 мм (та самая симметричная двояковогнутая), толщина по краю 3 мм. Чертеж прислали красивый. Начинаешь планировать обработку — и тут первый подводный камень: а как именно фиксировать заготовку при шлифовке второй поверхности? Если первая сторона уже имеет вогнутость, вакуумный патрон может не обеспечить равномерного прижима по кольцу. Прижмёшь сильнее — рискуешь деформировать кромку, появится астигматизм навала. Слабый прижим — линза сместится в процессе, геометрия уйдёт. Это та самая ситуация, когда теория центрирования молчит, а станок требует решения здесь и сейчас.
Часто спасает использование промежуточного слоя — специальной смолы или воска, но это, в свою очередь, добавляет этап отмывки и риск появления царапин. Помню, для одной партии в ООО Наньянская Цзинмин Оптоэлектроникс Технолоджи пришлось фактически заново проектировать оснастку, потому что стандартный подход давал брак по клиновидности на границе допустимого. Клиент жаловался на нестабильность нуля в интерферометре, а корень был именно в микроскопическом перекосе из-за фиксации.
И это только механическая часть. Ещё есть вопрос контроля. Как точно измерить радиус второй вогнутой поверхности, если первая тоже вогнута? Стандартный сферометр с механическим щупом может просто не ?дотянуться? до вершины кривизны, упрётся в края линзы. Приходится либо использовать бесконтактные методы (интерферометрию с компьютерной голограммой), что дорого и долго для серийки, либо идти на хитрость — измерять радиус через иммерсионную жидкость, моделируя плоскую поверхность. Но и тут своя головная боль: подобрать жидкость, не взаимодействующую с просветляющим покрытием, если оно уже нанесено на первую сторону.
В учебниках дисперсию материала показывают красивыми разноцветными лучами. На практике для двояковогнутых линз это часто означает необходимость строгого учёта не только основных длин волн (скажем, C, d, F), но и всего рабочего диапазона. Делали мы как-то линзы для широкополосного коллиматора. Заказчик изначально выбрал обычный кварц, исходя из стойкости к лазерному излучению. Но в системе после линзы стояла решётка. В итоге на краях полосы изображение точки размазывалось не из-за аберраций, а из-за того, что фокусное положение для разных λ у рассеивающей линзы тоже ?плыло?. Пришлось пересчитывать на материал с более плохой дисперсионной кривой, но в итоге — меньшей вариацией фокусного расстояния в нужном диапазоне. Это был тот случай, когда просто ?взять минусовую линзу из каталога? не сработало.
Кстати, о каталогах. Многие конструкторы, особенно те, кто работает в Zemax или Code V, привыкли выбирать из библиотек идеализированные модели. Там указаны стандартные допуски. Но когда дело доходит до реального производства, особенно на таком предприятии, как ООО Наньянская Цзинмин Оптоэлектроникс Технолоджи, где упор делается на прецизионные компоненты, эти допуски могут оказаться экономически невыгодными. Например, требование к допуску на толщину по центру в ±0.01 мм для линзы с большими радиусами кривизны (то есть очень пологой) — это экстремально сложная задача при полировке. Иногда дешевле и эффективнее согласовать с заказчиком пересчёт всей оптической схемы с чуть другими радиусами, но с допусками, которые можно стабильно держать в серийном производстве. Об этом редко пишут в статьях, но это ежедневная практика в переговорах с инженерами-оптиками.
Просветляющее покрытие для двояковогнутой линзы — отдельная тема. Казалось бы, нанеси стандартный широкополосный слой и дело с концом. Но из-за того, что угол падения лучей на поверхность может сильно меняться в зависимости от места падения (особенно в линзах с малым отношением диаметра к фокусному расстоянию), однородность просветления по всей апертуре становится критичной. На краях линзы эффективная толщина слоя иначе, чем в центре, из-за геометрии напыления. Это может привести к тому, что на краях остаточное отражение будет в 2-3 раза выше, чем расчётное для нормального падения.
Был у нас опыт с линзами для лидара. Заказчик жаловался на паразитные засветки. Оказалось, что рассеянный свет от краёв линзы, где просветление работало хуже, попадал на чувствительный приёмник. Пришлось переходить на более сложную, градиентную технологию напыления, где условия осаждения менялись в процессе для компенсации геометрического фактора. Сайт nyjmgd.ru компании, кстати, упоминает стремление к высоконадёжным продуктам — как раз такие нюансы и есть та самая ?надёжность? на практике, а не в рекламном слогане.
И ещё момент: механическая прочность покрытия. Вогнутая поверхность — более уязвима для случайного контакта при чистке или монтаже, чем выпуклая или плоская. Острый пинцет, неловкое движение — и на дне впадины появляется царапина, которую уже не исправить. Поэтому для ответственных применений мы часто рекомендуем заказчикам предусматривать защитные буртики или конструктивные кожухи, даже если это увеличивает габариты сборки.
Хочу рассказать об одном, почти анекдотичном, но очень показательном случае. Делали партию двояковогнутых линз из флюорита кальция (CaF2) для УФ-диапазона. Материал гигроскопичный, мягкий, капризный. Всё прошло хорошо: шлифовка, полировка, контроль — параметры в допусках. Отправили на просветление. А после возврата с коатинга — замеряем волновой фронт. И видим странную асимметричную ошибку, похожую на астигматизм, но не совпадающую с осями обработки. Долго ломали голову. Оказалось, что при напылении линзы фиксировались в держателе с определённым усилием. Из-за внутренних напряжений в материале (которые могли возникнуть ещё на этапе роста кристалла) и тепловой нагрузки в вакуумной камере, мягкий CaF2 микроскопически деформировался. После остывания и снятия с держателя деформация частично осталась. Пришлось разрабатывать специальный, более мягкий метод крепления на молибденовых проволочках, минимизирующий нагрузку. Теперь для всех гигроскопичных и мягких материалов у нас в ООО Наньянская Цзинмин Оптоэлектроникс Технолоджи это прописано в технологической карте как обязательное требование.
Этот пример хорошо показывает, что производство прецизионной оптики — это цепь взаимосвязанных процессов. Нельзя рассматривать шлифовку, полировку и просветление как изолированные этапы. Особенно для таких чувствительных элементов, как вогнутые поверхности. Опыт, накопленный в конкретном месте, вроде Наньяна с его глубокими традициями в точном производстве, как раз и заключается в умении предвидеть эти связи.
Так что, возвращаясь к началу. Двояковогнутые линзы — это далеко не примитив. Это своеобразный тест на зрелость для оптического технолога. По тому, как человек задаёт вопросы по техзаданию на такую линзу, часто можно понять его практический опыт. Спросит только про радиусы и материал — скорее всего, теоретик. Начнёт уточнять про метод фиксации при обработке, про допуск на клиновидность относительно механической оси (а не оптической!), про специфику контроля второй поверхности — значит, сталкивался с реальными проблемами. Именно на стыке ?идеального расчёта? и ?грязных рук? в цехе и рождается тот самый качественный продукт, который, как заявлено на nyjmgd.ru, должен быть высоконадёжным. И это постоянный диалог, поиск, а иногда и откат назад. Но без этого — никак.
Сейчас, глядя на новые проекты, я всегда с особой внимательностью просматриваю раздел с рассеивающими компонентами. Потому что знаю: за простой формулой может скрываться целый ворох технологических головоломок. И это, пожалуй, самое интересное в нашей работе — находить решения там, где их, кажется, и не должно быть по учебнику. Опираясь на местные кадры и подход к делу, мы в Наньяне именно этим и занимаемся изо дня в день.
