强光光学零件的中高频误差研究

论文摘要

确定性光学加工所产生的中高频误差会降低光学零件的抗激光损伤阈值,影响强光光学系统的安全运行,需要对其幅值和分布进行严格控制。磁流变抛光能够实现光学零件的高精度、高效率和低损伤加工,但磁流变抛光的去除函数束径比较小,容易产生中高频误差,从而引起光学零件的自聚焦效应和表面损伤。超精密车削适于加工频率转换等类型的强光光学零件,但是车削表面存在比较明显的加工纹理,需要对误差频谱进行表征和控制。针对上述情况,本文采用功率谱密度曲线研究磁流变抛光、超精密车削误差频谱的评价与表征方法,主要工作包括:1)根据强光系统的运行特点,分析其对光学零件的特殊质量要求,为强光光学零件误差频谱的评价提供参考;2)研究波前误差功率谱密度的求解方法,分析象限翻转法、窗函数法对功率谱密度幅值和分布的影响以及对边缘效应的抑制效果,建立强光光学零件误差频谱的评价模型;3)针对强光光学零件在磁流变抛光过程中的误差形成机理,采用功率谱密度模型分析周期性小尺度误差的频谱特征,揭示工艺参数与敏感频率成分误差之间的对应关系;4)基于超精密车削表面的误差形态分析,研究进给量、主轴转速、切削深度等工艺参数对误差频谱的影响规律,为强光光学零件超精密车削的中高频误差控制与工艺参数的合理选取提供指导。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的来源及意义
• 1.1.1 课题的来源
• 1.1.2 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的主要研究内容
• 第二章 强光光学零件加工误差的频谱特征与控制要求
• 2.1 强光光学零件的加工要求分析
• 2.2 光学加工误差频域指标与空间域指标的相互关系
• 2.3 确定性光学加工误差的分布特征
• 2.4 强光光学零件对中高频误差的控制要求
• 2.5 本章小结
• 第三章 中高频误差的表征与分析方法
• 3.1 功率谱密度的计算模型与表征方法
• 3.1.1 功率谱密度的计算方法与影响参数
• 3.1.2 误差延拓法对功率谱密度的影响
• 3.1.3 窗函数对功率谱密度的影响
• 3.2 确定性光学加工的中高频误差预处理方法
• 3.2.1 突变误差的表现形式与预处理方法
• 3.2.2 趋势项误差的表现形式与预处理方法
• 3.2.3 低频像差的表现形式与预处理方法
• 3.3 中高频误差功率谱密度的优化分析方法
• 3.3.1 频段误差的特征提取
• 3.3.2 二维积分法求解一维PSD及频率轴漂移现象
• 3.3.3 优化分析流程
• 3.4 本章小结
• 第四章 强光光学零件磁流变抛光的中高频误差分析
• 4.1 磁流变抛光的材料去除特征
• 4.2 磁流变抛光误差的功率谱密度分析
• 4.2.1 功率谱密度特征分析
• 4.2.2 敏感频率误差分析
• 4.3 典型强光光学零件磁流变抛光的中高频误差分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 强光光学零件超精密车削的中高频误差分析
• 5.1 超精密车削误差的形态分析
• 5.2 超精密车削工艺参数对误差频谱的影响研究
• 5.2.1 进给量对误差频谱的影响
• 5.2.2 主轴转速对误差频谱的影响
• 5.2.3 切削深度对误差频谱的影响
• 5.3 典型强光光学零件超精密车削的中高频误差分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果