超精密车削表面微观形貌对光学特性的影响.pdf

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1、第21卷第1期光学精密工程Vo1．21No．12013年1月OpticsandPrecisionEngineeringJan．2O13文章编号1004—924X(2013)O1—0101—07超精密车削表面微观形貌对光学特性的影响黄昆涛，房丰洲，宫虎(天津大学精密仪器与光电子工程学院精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津300072)摘要：研究了超精密车削表面微观拓扑形貌与光散射特性之间的关系，用于评价车削加工表面的光学性能并优化加工过程。采用阈值分析和粗糙表面散射理论分析两种方法研究了仅有理想刀痕的表面

2、所产生的重影现象。阈值分析是指先计算单段圆弧刀痕的散射特性，再根据周期性结构对光的调制性来求得被加工表面为镜面对刀尖圆弧半径和进给率(主轴每转的进给距离)选择的大约临界值要求。在入射光波长500nm的情况下，当刀尖圆弧半径选择500g．m时，可以计算得出阈值进给率为19g．m。粗糙度散射理论分析则是通过电场积分公式——strattor卜chu公式进行更精确的计算。实验表明，对于超精密车削加工得到的表面，当从入射光的非镜面方向，尤其是一极大散射方向观察不到光强时，即可以认为加工出了镜面效果。关键词：超精密车

3、削，散射特性，Stratton—Chu积分，微观形貌中图分类号：TG51：TH162文献标识码：Adoi：10．3788／OPE．2O132101．0101Effectofsurfacemicroscopictopologygeneratedbyultra。precisionturningonopticalcharacteristicsHUANGKun—tao，FANGFeng—zhou，GONGHu(StateKeyLaboratoryofPrecisionMeasuringTechnology&Ins

4、truments。CollegeofPrecisionInstrument&Opto—ElectronicsEngineering，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)*C0rr0gauthor，E-mail：-厂ng@gmail．comAbstract：TherelationshipbetweenthemicroscopictopologyandtheopticalperformanceofSinglePointDiamondTurning(SPDT)surfac

5、eswasdiscussedtooptimizeSPDTmachiningparametersandtoevaluatetheopticalcharacteristicsofdiamondturnedsurfaces．Forsurfacemicroscopictopologygeneratedbyanidealtool，thephenomenaofmultipleimagereflectionwasanalyzedbyboththresholdanalysisandsurfacescatteringthe

6、oryanalysis．Withthethresholdanalysis，thescatteringofsinglearctoolmarkwascalculatedfirstly，andthenthemodulationcharacteristicsofperiodictoolmarkstructuretothelightwasusedtocalculatetheapproximatethresholdsoftoolnoseradiusandfeedrate(feedingdistanceperspind

7、lerotation)．Inthesituationofwavelengthofincidentlightat500nm。thethresholdfeedrateiscalculatedtobe19mwhenthetoolnoseradiusis500m．Withtheroughnessscatteringtheoryanalysis，thecalculationcouldbemoreprecisebyusingelectricintegra1——Stratton一收稿日期：2012—08—12；修订日期

8、：2012—09—29．基金项目：国家自然科学基金资助项目(No．90923038)；国家973重点基础研究发展计划资助项目(No2O11CB706700)104光学精密工程第21卷期性结构时，由于非主极大值的强度极低，可以忽3阈值分析略，因此只有在主极大方向才能看到入射光。调制因子3．1一段圆弧的散射特性主极10由于表面周期性对反射光具有调制作用¨，因此可以分析单段圆弧的反射特性，再结合调制次极大公式得到圆弧周期沿拓结构的散