元件宏观表面的
面形精度达到6纳米
相当于一根头发丝直径的万分之一
微观表面更是做到了
微米级零缺陷——
如果把镜片放大到一座足球场那么大
整面几乎找不到一粒细沙大小的
凹坑或划痕
……
近日
据新津区消息
由成都研发、成都制造的
亚纳米级航天镜片实现批量交付
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位于新津经开区的高新技术企业四川至臻精密光学有限公司（以下简称“至臻光学”）研发生产的航天级超光滑离轴非球面元件，成功突破亚纳米级精度，并在最近实现批量交付。
未来，该产品将应用于遥感卫星、星载相机等空间强光光学测量的工作环境中，确保极端光强下的信息采集零失真，而至臻光学也成为西部地区唯一一家可批量生产交付亚纳米级航天超光滑离轴非球面元件的企业，用一个个小小的“成都造”光学镜片，让卫星的“眼睛”更明亮。
突破表面粗糙度亚纳米级的工艺难题
实现批量生产
走进至臻光学精密抛光车间，生产线上锃光瓦亮的“镜片”正在进行着研磨、抛光等工序，这些航天级超光滑离轴非球面元件，已陆续交付国内多家航天企业及光学科研院所。
何为航天级？车间负责人曾昆华举了个例子，在数百公里外的太空上，遥感卫星能看清山川河流，甚至能分辨出地面车辆、道路标线等画面，这双“眼睛”能否看得清、望得远，与其搭载的超精密光学元件密切相关——通俗地讲，就是“镜片”。
“它们就像卫星的‘眼角膜’，镜面越平整光滑，光线通过时散射就越少，成像就越清晰。”曾昆华说道，航天级的标准是面形精度RMS≤12纳米，而企业量产的产品实测做到了6纳米，“相当于头发丝直径的万分之一，在数十至数百毫米的全口径范围内，镜面整体起伏误差控制在纳米级。”
▲亚纳米级航天镜片
更考验工艺水平的是表面粗糙度，他解释道，纳米级面形精度与亚纳米级表面粗糙度是评价光学元件质量两个不同维度的指标，分别对应宏观几何形状误差与微观表面纹理误差，“表面粗糙度直接影响光能的传输效率，粗糙度过高会增加散射损耗、降低透射率、产生杂散光，甚至造成器件损坏。”他说，至臻光学正是突破了表面粗糙度亚纳米级的工艺难题，实现了可批量生产。
“在暗场显微镜的观察下，镜片无可见划痕和麻点，实现微米级零可见表面缺陷。”他说，再通过白光干涉仪对元件进行扫描，最终出来的粗糙度稳定在0.1纳米，“可以说做到了原子层面的平整光滑。”
设备、工艺、检测……
全链条自主可控
此前，高端离轴非球面光学元件长期被海外垄断，而国内的传统接触式抛光靠磨头接触镜面加工，很容易留下亚表面损伤，这也是该行业长期卡在样品阶段的主要原因。
▲企业自主研发的离子束抛光机
至臻光学的破局之路，是自研离子束抛光机。这台设备在真空环境中，用高能离子束轰击镜面，通过原子级溅射一点点精修表面，全程非接触、无应力，从根源上解决了表面损伤问题。
此外，车间还配套了ZYGO白光干涉仪、LuphoScan轮廓仪等顶级检测设备，每一道工序都有量化标准，“从设计、加工、装配到调试测试，整条链都握在自己手里。”曾昆华说，目前，至臻光学是西部地区唯一一家可批量生产交付亚纳米级航天超光滑离轴非球面元件的企业。
▲车间检测现场
他还透露，随着低轨卫星星座建设加速，正释放出巨大的市场空间，“仅遥感相机镜头这一细分市场，就是一个百亿级赛道。”而这套亚纳米级加工工艺的价值还不止于航天领域。据介绍，由于技术同源，相同的超精密抛光能力还可应用于激光通信、半导体装备、高端医疗、环境监测等领域。
来源：红星新闻
图据：至臻光学
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