[发明专利]高精度曝光透镜的加工方法

权利要求书

1.一种用于脉冲压缩光栅制作的高精度曝光透镜加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）搭建自准直干涉检测装置：该装置包括激光平面干涉仪，沿激光平面干涉仪的激光输出方向依次是球面标准镜头和标准平面反射镜，该装置的特点是不使用补偿镜，自准直干涉检测时，将待检测的曝光透镜置于所述的球面标准镜头和标准平面反射镜之间；

2）曝光透镜非球面的铣磨加工：根据曝光透镜非球面方程计算得到曝光透镜的最接近球面的半径，将透镜的毛坯放置在数控铣磨机床的转台中心，采用球面铣磨程序代码驱动机床，选用杯型金属键合砂轮按照生成的加工轨迹完成接近球面的粗磨；根据透镜的轮廓尺寸、非球面方程参数，设置相应的加工参数及加工轨迹，生成加工代码，驱动机床采用蝶形砂轮，按照加工轨迹对所述的最接近球面精磨，完成曝光透镜非球面的铣磨加工；

3）研抛：根据待加工曝光透镜的非球面方程参数，设置抛光机床的加工参数及加工轨迹，生成相应的加工代码，驱动机床采用柔性研抛盘按照加工轨迹对所述的非球面进行保形研抛，采用高精度三坐标测量仪测量工件的面形轮廓，然后用matlab计算编程软件根据非球面理论公式求出理论面形，计算所述的工件的面形轮廓与理论面形的差值，再做数据拟合得到误差分布数据，直至面形误差收敛到干涉仪量程，一般面形PV小于2μm；

4）待加工曝光透镜的透过波前干涉仪测量：通过Zemax光学设计软件仿真计算得到工作波长下曝光透镜的系统波前误差的Zernike多项式系数，利用Zernike多项式拟合构建曝光透镜的系统误差；

将所述的曝光透镜置于所述的自准直干涉检测装置中对所述曝光透镜的透过波前进行测量获得曝光透镜的透过波前误差；将所述的曝光透镜透过波前误差减去所述的系统误差得到曝光透镜在曝光波长下的透过波前；

5）精密抛光：将待加工的曝光透镜放置在高精度数控磁流变机床转台中心，根据非球面方程参数和透过波前误差分布，结合相应的磁流变去除函数，设置加工参数及加工轨迹，生成加工代码，驱动磁流变抛光轮对待加工的曝光透镜进行精密抛光，适时地将所述的曝光透镜置于所述的自准直干涉检测装置中进行检测判断，当透过波前误差达到要求时，进入下一步加工，否则将曝光透镜的叠加后的残余误差作为波前误差置于高精度数控磁流变机床转台中心继续精密抛光；

6）平滑处理：采用数控小工具机床对曝光透镜进行平滑处理工艺加工：根据曝光透镜的系统误差分布表现为在透镜口径0.7的位置处会有一个高带分布，而根据小工具抛光边缘效应理论，若采用1/6工件口径的半刚性抛光盘，抛光模选用沥青，采用不加公转平动的光栅路径，在透镜口径0.7的位置处会有额外的去除量，恰好可以补偿前道工序残留的系统误差，实现低频面形的补偿修正，在平滑处理过程中，适时地将所述的曝光透镜置于所述的自准直干涉检测装置中进行检测判断，判断透过波前以及中高频误差是否达到加工要求，若未达到要求，则返回步骤3），若达到指标要求，则结束加工。

2.根据权利要求1所述的高精度曝光透镜加工方法，其特征在于，所述的柔性研抛盘主要由三部分构成：a）研抛底盘为与非球面工件最大曲率半径相反的不锈钢刚性背盘；b）中间夹层选取发泡硅胶；c）在研磨阶段，研磨垫选用美国环球HL-7834，该三部分构成组成的柔性研抛盘与非球面表面的贴合度高，研磨过程中面形变化小，在实现快速去除铣磨刀纹的同时不会产生表面缺陷；研抛阶段，柔性研抛盘的抛光模采用美国环球LP-66聚氨酯构成，以保证工件快速抛亮的同时，引入较少的中频误差，并可有效减小粗抛过程中的面形变化。