Technologia sprzętu optoelektronicznego dr inż. Michał Józwik pokój 507a jozwik@mchtr.pw.edu.pl
Treść wykładu Specyfika wymagań i technologii elementów optycznych. Ogólna struktura procesów technologicznych. Obróbka mechaniczna, operacje podstawowe: frezowanie, toczenie diamentowe, szlifowanie, docieranie polerowanie, centrowanie. Łączenie elementów optycznych. Wykonywanie rysunków na elementach optycznych. Powłoki cienkowarstwowe.
Zakres ćwiczeń laboratoryjnych Obróbka zgrubna: szlifowanie, centrowanie. Polerowanie elementów optycznych. Wykonywanie optycznych powłok cienkowarstwowych metodami próżniowymi. Pomiary interferencyjne kształtu powierzchni.
Literatura Legun Z.: Technologia elementów optycznych, WNT 1982 Szwedowski A., Wojtaszewski A.: Technologia elementów optycznych. Pomiary optyczne, Oficyna Wydawnicza P.W. 1994
Specyfika technologii optoelektronicznej duża dokładność kształtu powierzchni i elementu mała chropowatość powierzchni optycznej czystość optyczna powierzchni możliwość poprawy powierzchni optycznej orientacja powierzchni optycznej w materiałach anizotropowych udział umiejętności rzemieślniczych w wykonawstwie sprzężenie z technologią elementów mikroelektroniki
Kierunki rozwoju technologii optoelektronicznej niski koszt duża dokładność automatyzacja produkcji w sprzężeniu z pomiarami stosowanie obróbki plastycznej zamiast mechanicznej (asfery) uniwersalizacja obrabiarek toczenie diamentowe (asfery) zmniejszenie liczby operacji obróbczych powierzchni optycznej obróbka materiałów o bardzo różnych właściwościach modyfikacja właściwości optycznych powierzchni rozwój technik próżniowych, otrzymywanie powłok cienkowarstwowych wykonywanie elementów miniaturowych mikro i nanotechnologie pomiary
Typowe wymagania dotyczące geometrii elementów optycznych Wielkość Kształt powierzchni: Rodzaj wykonania Bardzo dokładne Średnio dokładne Dokładne SFERYCZNA R = 0.02 0.03% 0.05% 0.1% N = 0.1 (λ/20) 0.05 0.2 PŁASKA N= 0.1 (λ/20) N = 0.02 (λ/100) Grubość [mm] 0.01 (0.02) 0.05 0.2 Wymiary liniowe 0.03 0.1 0.3 [mm] Wymiary kątowe 15 (0.5 ) 3 10 Centralność c [mm] 0.01 (0.005) 0.03 0.1
Typowe wymagania dotyczące geometrii elementów optycznych Czystość optyczna powierzchni I II III - kratery Φ [mm] < 0.004 < 0.06 < 0.1 - rysy grubość [mm] < 0.002 < 0.004 < 0.006 Chropowatość (RMS nm) 14S (<2.5) 14 (<10) 14, 13
Podstawowe operacje obróbki typowych elementów optycznych CIĘCIE przecinanie, nacinanie rowków, wycinanie profilowe tarczą diamentową, laserem, zawiesiną ścierną WYKONYWANIE OTWORÓW - wiertłem diamentowym, rurowym, szlifowanie ścierniwem, promieniowaniem lasera FREZOWANIE obróbka ściernicą diamentową płaszczyzn powierzchni sferycznych optycznie czynnych powierzchni asferycznych optycznie czynnych powierzchni walcowych zewnętrznych i wewnętrznych powierzchni stożkowych faz
Podstawowe operacje obróbki typowych elementów optycznych DOCIERANIE powierzchni optycznie czynnych narzędziem powierzchniowym ze spieków diamentowo metalowych SZLIFOWANIE ŚCIERNIWEM powierzchni płaskich powierzchni sferycznych POLEROWANIE narzędziem termoplastycznym narzędziem sprężystym mechaniczno chemiczne jonowe laserowe
Podstawowe operacje obróbki typowych elementów optycznych TOCZENIE DIAMENTOWE zastępujące polerowanie powierzchni asferycznych powierzchni sferycznych trudnych do uzyskania w obróbce konwencjonalnej CENTROWANIE FAZOWANIE ścierniwem lub spiekiem diamentowym
Kolejność operacji obróbczych pojedynczo blok blok, prasówka prasówka SZLIFOWANIE SWOBODNYM ŚCIERNIWEM FREZOWANIE DIAMENTOWE FREZOWANIE DIAMENTOWE grupowo SZLIFOWANIE SWOBODNYM ŚCIERNIWEM DOCIERANIE DIAMENTOWE SZLIFOWANIE SWOBODNYM ŚCIERNIWEM DOCIERANIE DIAMENTOWE POLEROWANIE NARZĘDZIEM PLASTYCZNYM P0LEROWANIE NARZĘDZIEM SPRĘŻYSTYM POLEROWANIE NARZĘDZIEM PLASTYCZNYM POLEROWANIE NARZĘDZIEM SPRĘŻYSTYM Sprawdziany Elementy pojedyncze Elementy z materiałów specjalnych Szkła okularowe Seryjna średniej dokładności Małoseryjna Wielkoseryjna dużej dokładności Wielkoseryjna średniej dokładności