激光應用于光學鏡片維修
2013-12-06
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目前，非球面光學鏡片的需求量持續增加。但照相機鏡頭或多焦點眼鏡鏡片等光學元件的制造成本仍然非常昂貴。弗勞恩霍夫激光技術研究所(Fraunhofer Institutefor Laser Technology)開發出一種應用于光學鏡片元件的制造工藝中的激光處理技術，尤其適合于生產低成本的非球面和自由曲面產品。工程師們利用這一工藝可以制造任何形狀的光學產品。
非球面鏡片的表面弧度與普通球面鏡片不同，為了追求鏡片薄度，需要改變鏡片的曲面。非球面的設計修正了影像，解決了視界歪曲等問題，同時，它使鏡片更輕、更薄、更平，具有優異的抗沖擊性能，保證配戴者的安全。到現在為止，非球面鏡片的生產過程主要包括研磨和拋光等步驟，不但成本昂貴而且耗費時間長，且產量極低。弗勞恩霍夫激光技術研究所一個年輕的研究小組開發的生產工藝通過使用激光輻射，采取燒蝕和重熔工藝，能生產出非球面和自由曲面的鏡片。
Sebastian Heidrich和他的團隊已經能夠用融化的石英玻璃生產各種曲度的非球面和自由曲面鏡片。為了做到這一點，他們將不同的工藝技術運用到生產過程中。
首先，他們將二氧化碳激光束加熱到超過2230oC，將不必要的物質選擇性地蒸發和燒蝕掉。接下來，二氧化碳激光輻射線把鏡片表面加熱至蒸發溫度，直到最外層物質融化成液體。鏡片表面由于張力作用變得更光滑，待鏡片冷卻，再進行激光拋光。因為鏡片的表面形狀是電腦數據生成的，因此這一加工工藝可以根據廠商的個性化要求進行定制，不需要大范圍的進行設備改造。與傳統制造工藝相比，這一流程能夠將制造光學鏡片的時間縮短至原來的十分之一，制造復雜的自由曲面產品所節省的時間更加客觀。這意味著量制造中小型部件的成本在不斷降低，靈活性卻不斷提高。