激光應(yīng)用于光學(xué)鏡片維修

目前，非球面光學(xué)鏡片的需求量持續(xù)增加。但照相機(jī)鏡頭或多焦點(diǎn)眼鏡鏡片等光學(xué)元件的制造成本仍然非常昂貴。弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所(Fraunhofer Institutefor Laser Technology)開發(fā)出一種應(yīng)用于光學(xué)鏡片元件的制造工藝中的激光處理技術(shù)，尤其適合于生產(chǎn)低成本的非球面和自由曲面產(chǎn)品。工程師們利用這一工藝可以制造任何形狀的光學(xué)產(chǎn)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(shè)計(jì)修正了影像，解決了視界歪曲等問題，同時(shí)，它使鏡片更輕、更薄、更平，具有優(yōu)異的抗沖擊性能，保證配戴者的安全。到現(xiàn)在為止，非球面鏡片的生產(chǎn)過程主要包括研磨和拋光等步驟，不但成本昂貴而且耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，且產(chǎn)量極低。弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所一個(gè)年輕的研究小組開發(fā)的生產(chǎn)工藝通過使用激光輻射，采取燒蝕和重熔工藝，能生產(chǎn)出非球面和自由曲面的鏡片。

Sebastian Heidrich和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)能夠用融化的石英玻璃生產(chǎn)各種曲度的非球面和自由曲面鏡片。為了做到這一點(diǎn)，他們將不同的工藝技術(shù)運(yùn)用到生產(chǎn)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(zhì)選擇性地蒸發(fā)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(fā)溫度，直到最外層物質(zhì)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(jìn)行激光拋光。因?yàn)殓R片的表面形狀是電腦數(shù)據(jù)生成的，因此這一加工工藝可以根據(jù)廠商的個(gè)性化要求進(jìn)行定制，不需要大范圍的進(jìn)行設(shè)備改造。與傳統(tǒng)制造工藝相比，這一流程能夠?qū)⒅圃旃鈱W(xué)鏡片的時(shí)間縮短至原來的十分之一，制造復(fù)雜的自由曲面產(chǎn)品所節(jié)省的時(shí)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。