【聚焦】超光滑反射元件表面粗糙度要求高在高精度光学系统中应用广泛

2024-06-06 15:08

超光滑反射元件具有表面精度高、表面波纹度低、无表面瑕疵、无亚表面损伤、晶格结构完整等特征。

超光滑反射元件，是指表面粗糙度小于1nm的光学元件，由于能够准确反射和传输光线，其在高精度光学系统中应用极为广泛。

反射元件至少有一个反射面，起到折转光路、改变成像正倒关系等作用。反射原件主要包括平面反射元件、球面反射元件与非球面反射元件三大类。平面反射元件的工作面是平面，又包括单面、双面两种；球面反射元件的工作面为球面，又包括凸球面、凹球面两种；非球面反射元件的工作面不是平面与球面，常见的有抛物面、双曲面等。对比来看，非球面反射元件应用更为广泛。

根据新思界产业研究中心发布的《2024-2029年中国超光滑反射元件行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示，在常规光学系统中，反射元件的表面粗糙度小于0.012μm，但在高精度光学系统中，反射元件表面粗糙度要求极高，需要小于1nm，即超光滑反射元件。超光滑反射元件具有表面精度高、表面波纹度低、无表面瑕疵、无亚表面损伤、晶格结构完整等特征。

非球面超光滑反射元件应用在光学仪器中，可以提高系统光学特性，降低仪器体积与重量，是实现X射线、极紫外、强激光等不可或缺的光学元件，被广泛应用在望远镜、激光器、显微镜、光谱仪、半导体光刻等仪器设备制造领域，市场前景极为广阔。

加工超光滑反射元件的关键技术是，实现表面材料原子级别抛光。常用的超光滑反射元件加工技术主要有浴法抛光、聚四氟乙烯抛光等接触式抛光，以及浮法抛光、离子束抛光、等离子体辅助抛光、弹性发射加工、磁流变抛光等非接触式抛光。其中，弹性发射加工、磁流变抛光在加工元件类型以及元件表面精度与亚表面损伤等方面均有较好竞争优势。

超光滑反射元件的材料可以采用玻璃、金属等。金属本身具有较高反射率，经抛光制成反射元件后，高反射率的优点突出，并且金属易于加工成型。在精密光学仪器中，需要采用复杂表面的超光滑反射元件，来提高成像性能以及实现更多功能。因此在部分应用领域中，超光滑金属反射元件有望替代玻璃反射元件。

新思界行业分析人士表示，我国科技部发布的2023年度国家重点研发计划“基础科研条件与重大科学仪器设备研发”重点专项中，超光滑特种反射元件被列入，提出开发超光滑特种合金反射镜，实现在高端晶圆缺陷检测设备光源系统、照明系统中的小批量应用。在国家政策的推动下，我国超光滑反射元件行业发展前景广阔。

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