
中国粉体网讯 随着微电子学领域和光学领域及其相关技术的发展,对光学元件表面质量提出了极精确面形和超光滑表面的加工要求,其表面粗糙度在纳米级。
常用的抛光技术有气囊抛光、磁流变抛光、化学机械抛光和流体动压抛光等。
1.气囊抛光
利用气囊抛光头对光学零件进行加工的方法。抛光光学零件时气囊抛光头的抛光材料与工件表面进行接触,通过调节气室内的充气量多少来实现控制光学零件表面的材料去除率和表面精度。
2.磁流变抛光
利用磁流变液形成的柔性抛光盘对光学零件进行抛光,磁流变抛光液由抛光粉、表面活性剂、基载液和磁性微粒等组成。当抛光磨头与光学零件之间产生相对运动时,夹持在两者之间的抛光粉颗粒实现对光学零件表面的材料去除而完成抛光。
3.化学机械抛光
CMP技术的核心在于结合化学腐蚀和机械磨削的协同作用,以实现材料表面的高精度平整化和缺陷最小化,机械研磨和化学蚀刻的共同作用是材料去除的主要原因。CMP的关键在于平衡化学腐蚀和机械磨削的比例,以实现最佳的抛光效果。
4.流体动压抛光
最早由日本的Mori Y提出,是一种超光滑表面加工方法,将聚氨酯回转球与工件一起置于悬浮液含微细粉末粒子中,利用回转球与工件表面之间产生的流体润滑现象,达到去除工件表面材料的目的,其能实现表面粗糙度值达0.5 nm。
超光滑表面光学元件除了可以应用于短波长激光系统和为高精度离子束溅射(IBS)镀膜涂层提供基片之外还有以下两个极具爆发性的应用领域:
(1)自动驾驶技术中,激光陀螺仪用于精确定位运动中汽车方位,为了减少光线散射对激光陀螺仪精度的影响,需要确保激光陀螺仪光学零件具备超光滑表面。
(2)光学元件的激光损伤是制约高功率激光系统发展的关键问题,而影响光学元件的激光损伤阈值的核心瓶颈即是光学元件的表面粗糙度。
2026年10月15日,中国粉体网将在江苏•苏州举办“2026半导体与光学材料超精密加工技术及应用大会”。届时,我们邀请到成都贝瑞光电科技股份有限公司董事长张旭川出席本次大会并作题为《光学元件原子级制造技术——超光滑抛光技术及其应用探索》的报告。
专家简介
张旭川,研究员,国家科技专家库专家、工信部原子级制造专家库专家、中国光学工程学会理事,曾任多个国家重大科技专项项目专家组组长、副组长,四川省重大科学仪器设备开发专项专家组组长。2001年至今任贝瑞光电董事长,长期从事超精密光学元件、特种光电探测仪器研究开发工作,领导贝瑞光电承担完成了国家科技部、国家工信部等多项科技创新项目、技改项目。受科技部邀请参与国家中长期科技发展规划2021—2035编制研究咨询。
参考来源:
半导体视界
王青青等,单晶金刚石抛光工艺研究进展
付振峰等,光学元件超光滑表面的流体动压抛光特性研究