1、隨著裝備性能需求的不斷提升，現(xiàn)代光學系統(tǒng)對光學零件面形精度和表面質(zhì)量的要求幾乎接近于物理極限，亞納米精度表面制造將成為國家未來在光刻技術(shù)、同步輻射、空間光學等一系列科學領(lǐng)域的重大需求，代表了納米精度制造技術(shù)的發(fā)展前沿。傳統(tǒng)光學加工方法在加工精度和加工效率等方面已經(jīng)無法滿足需求，由此出現(xiàn)了許多新型的確定性光學加工技術(shù)。其中，基于物理濺射效應的離子束拋光技術(shù)以其原子分子量級的材料去除能力得到了國內(nèi)外學者的廣泛關(guān)注，被認為是目前最具有亞納米精

2、度制造潛力的加工技術(shù)。然而，在以亞納米精度為目標的光學制造中，離子濺射與材料的相互作用機理、原子分子量級材料去除的穩(wěn)定性與可控性、超光滑表面生成機理以及全頻段誤差一致收斂等關(guān)鍵問題尚待深入研究。因此，開展亞納米精度光學表面制造的基礎(chǔ)研究，系統(tǒng)解決相關(guān)的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)問題，是穩(wěn)定實現(xiàn)亞納米精度光學制造的前提，對于推動制造技術(shù)的發(fā)展具有重要的科學意義，符合國家相關(guān)科技領(lǐng)域發(fā)展的現(xiàn)實需求。
　　本論文圍繞亞納米精度制造和超光滑表面生

3、成等要求，利用離子束拋光技術(shù)，研究亞納米精度表面生成的方法和規(guī)律，揭示制造過程伴生的納米新現(xiàn)象和新機理，實現(xiàn)全頻段誤差一致收斂的加工目標，形成自主研發(fā)的制造裝備、理論和工藝。具體的研究內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　(1)研究了離子濺射的數(shù)學模型及其作用機理。研究了離子濺射理論和微觀表面塑形行為，從本質(zhì)上揭示了離子濺射對宏/微尺度誤差的作用機理；探討了離子濺射的表面/亞表面低損傷加工特性，研究了材料特性對離子濺射的影響規(guī)律；建立了離子

4、束拋光過程中材料去除的多參數(shù)模型，實現(xiàn)了亞納米量級材料的穩(wěn)定性可控去除，為亞納米精度制造奠定了理論基礎(chǔ)。
　　(2)探索了光學表面亞納米面形精度的生成理論。研究了誤差收斂與離子束拋光工具和工藝條件的映射關(guān)系，掌握了亞納米面形精度生成的條件和規(guī)律。通過對拋光工具修形能力、加工系統(tǒng)性能、組合制造工藝技術(shù)和面形誤差去除方式的優(yōu)化，實現(xiàn)了光學表面的亞納米面形精度加工。
　　(3)建立了面向曲面光學零件加工的精確修形理論。研究了曲面零

5、件的亞納米面形精度制造規(guī)律，揭示了拋光過程去除函數(shù)的高動態(tài)特性，建立了工件幾何形狀和濺射參數(shù)變化條件下的去除函數(shù)非線性模型，在此基礎(chǔ)上提出了誤差精確去除的修形理論，提升了制造過程的準確性和可控性。
　　(4)研究了亞納米精度制造伴生微結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生機理和可調(diào)控性?；陔x子濺射理論和表面擴散原理，建立了納米微結(jié)構(gòu)生成的數(shù)學模型，揭示了離子濺射誘導微結(jié)構(gòu)生成的機理。通過研究工藝參數(shù)、外界污染和材料特性等因素對微結(jié)構(gòu)生成的影響，掌握了微觀形

6、貌的演變規(guī)律和可調(diào)控性原理，為實現(xiàn)光學表面的超光滑加工奠定了基礎(chǔ)。
　　(5)探索了超光滑表面的生成規(guī)律和加工方法。通過對微觀形貌演變理論的研究，掌握了超光滑表面生成的原理和規(guī)律，解析了微區(qū)材料特性對進一步提升光學表面質(zhì)量的重要影響，形成了超光滑加工的關(guān)鍵性理論。針對離子濺射容易產(chǎn)生微結(jié)構(gòu)的微晶材料，提出了材料添加和去除結(jié)合的光學加工新方法，建立了相關(guān)的理論模型和加工工藝，有效地解決了此類特殊材料的超光滑加工難題。
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