折衍二元光學用金剛石車刀設計

汪志斌，蘇 軍，李軍琪，張云龍，張 峰，趙 敏

（西安應用光學研究所，陜西 西安710065）

引言

折衍二元光學元件由于具有衍射效率高，體積小，質量輕，易于復制，獨特的色散特性，易于校正色差和球差，具有更多的設計自由度，設計時可調制出期望的波面，緩解紅外系統設計選材范圍窄的缺陷，可產生一般光學元件難于實現的波面等優點，能夠有效促進現代軍用光電武器系統提高遠距離探測、搜索、識別、瞄準等能力，進一步實現光電武器輕量化和小型化。近年來光電產業的大力發展，二元衍射元件在光電系統中應用越來越廣。

單點金剛石車削是精密加工的一個重要手段之一，利用該技術能夠將鋁、銅等軟質金屬及鍺、硫化鋅、砷化鎵等紅外光學材料直接加工成光學鏡面［1，2］，達到光學元件使用的要求。但是折衍用金剛石刀具目前的研究大多集中在微圓弧半徑刀具，但是由于采用金剛石圓弧刀具在加工折衍二元光學元件時不可避免的會存在“攔光效應”，同時還涉及光學鏡面的粗糙度，刀具使用壽命等，因此合理綜合考慮設計金剛石刀具是解決上述問題的主要技術途徑。

1 刀具圓弧半徑與攔光效應分析

對于衍射光學元件，是以p·2π為周期的，在相位為p·2π這個點時為一個轉變點，若轉變點是突變的，便可得到理論上的衍射效率。但由于刀具刀尖不可能是一個無窮小的點，是有一定大小的圓弧形狀，因此這個轉換點不可能是突變的，而是有個過渡區，此過渡區內不能完全車削，達不到鏡面，將造成攔光效應［3］。……