Асферические и градиентные элементы для оптического и оптико-электронного приборостроения

• Автор: Сеник, Богдан Николаевич
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 242 с. : ил.

Глава 1 .Современные тенденции в расчетах оптических систем

1.1. Методы расчета оптических систем

1.2 Применение асферических поверхностей и градиентных элементов в расчетах оптических систем
Глава 2. Современное состояние разработок в области технологии изготовления прецизионных асферических и градиентных оптических элементов

2.1. Механические методы изготовления оптических поверхностей

2.1.1. Аналитический обзор методов шлифования и полирования

2.1.2. Метод алмазного точения

2.2.Изготовление полимерных оптических элементов методом литья

под давлением

2.3. Метод ионной обработки оптических поверхностей

2.4. Метод вакуумной асферизации оптических элементов

2.5. Методы изготовления градиентных оптических элементов [57]
Глава 3. Теоретические и экспериментальные исследования процессов
шлифования-полирования оптических кристаллов
3.1. Изготовление подложек для оптических покрытий
3.2. Сульфид цинка гпБ
3.3 Селенид цинка ZnSe
3.4.Экспериментальные исследования процесса изготовления подложек
из селенида цинка
3.5.Определение статистической характеристики полированной
поверхности ZnSe
Глава 4. Основные принципы формирования градиентно-асферических
слоев

4.1. Метод определения площади функциональной маски для вакуумной асферизации оптических поверхностей
4.2 Теоретические основы технологии формирования градиентноасферических слоев вакуумным методом
4.3. Обеспечение оптимальных условий формирования градиентноасферических слоев
4.4. Определение технологических режимов и расчет функциональных масок для изготовления экспериментальных образцов
Глава 5. Технологические аспекты создания оптических элементов с
асферическими поверхностями методом вакуумной асферизации
5.1. Разработка и исследование технологического оборудования оснащения для градиентной асферизации точных оптических элементов
5.2. Исследование испарительных систем
5.3. Метод очистки оптических поверхностей перед нанесением слоев вакуумным методом [187]
5.4. Технологические особенности нанесения асферизующих слоев
5.5. Методика получения градиентно-асферических слоев на оптических элементах вакуумным методом
5.6. Неоднородные ахроматические покрытия для сверхдиапазонных оптических кристаллов
5.7. Защита гигроскопичных кристаллов от действия внешних атмосферных факторов
Глава 6. Практические результаты применения вышеуказанных
технологических процесов
6.1. Расчет и исследование синглета с градиентно-асферическим слоем [58,59, 62, 239]
6.2. Оптические системы для тепловизионных модулей [240, 241, 242]
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Литература

Бурное развитие науки и техники в настоящее время предъявляет к оптическим системам очень высокие требования. При построении оптических систем на традиционной элементной базе, основу которой составляют линзы из однородного материала и зеркала со сферическими поверхностями, эти требования часто оказываются противоречивыми и невыполнимыми. Например, высокая коррекция аберраций, необходимая для высокоразрешающих систем, может быть достигнута только за счёт использования большого количества оптических элементов, а это в свою очередь усложняет конструкцию приборов, уменьшает суммарный коэффициент светопропускания, увеличивает весогабаритные характеристики и себестоимость их изготовления.
Сложной проблемой является также расширение спектральной области использования оптических систем с малым числом оптических элементов, применение которых позволило бы эффективно решать как насущные, так и перспективные задачи оптического приборостроения.
Наметились три основных направления, относящиеся к решению вышеуказанной задачи:
1. Фундаментальное исследование коррекционных свойств сферических поверхностей при больших апертурах и полях зрения - лучшее использование уже имеющихся возможностей;
2. Использование новых марок стекла с большими показателями преломления и оптических кристаллов;
3. Применение нетрадиционных: асферических, киноформных, градиентных оптических элементов.
Применение асферических поверхностей в объективах обеспечивает решение следующих задач:
а) повышение качества оптического изображения - функции передачи модуляции, разрешающей способности, контраста изображения и т.д.;

нов происходит наиболее интенсивно в поверхностных слоях заготовки и уменьшается по мере проникновения нейтронов в толщу материала.
Метод полимеризэции используется для получения градиентных линз на основе пластических масс. Можно выделить три вида процесса получения градиента показателя преломления этим методом:
— процесс химической сополимеризации;
— процесс фотосополимеризации;
— процесс диффузии газовой или жидкой фазы мономера.
Химическая сополимеризация. Смесь двух или трех мономеров с инициатором полимеризации полимеризуется и помещается в емкость. При этом в нижней части емкости образуется фаза сополимера. Изменение степени сополимеризации приводит к образованию осевого градиента показателя преломления [69]. Частично полимеризованный образец помещается в термостат с температурой 70°С и выдерживается 24 часа до завершения полной полимеризации. Для получения сополимера предполагается использовать метилметакрилат (ММА п=1,49), акрилонитрил (АИ, п=1,52), винилбензоат (УВ, п=1,58).
Фотосополимеризация. Процесс фотосополимеризации подобен методу сополимеризации. В данном случае сополимеризация мономеров выполняется под воздействием излучения (обычно ультрафиолетового). В качестве исходного материала градиентных линз, получаемых этим методом, применяется смесь двух-трех мономеров, показатели преломления которых должны иметь различные значения. В качестве таких мономеров могут быть использованы метилметакрилат (ММА) с винилбензоатом (УВ). В качестве инициатора полимеризации используется перекись бензоила [70,71 ].
Для фотосополимеризации смесью двух мономеров с инициатором полимеризации заполняют стеклянную трубку, которая после наполнения помещается в приспособление, вращающееся со скоростью (0.5 ... 2.2)10‘5 м/с и одновременно её перемещают относительно источника ультрафиолетового излучения (ртутной лампы). После облучения трубку с заготовкой до завершения пол-