我國研制出4米大口徑碳化硅非球面光學反射鏡
發布時間：2022-09-06 1307人看過
探索9年、經18個月加工“打磨”，一塊直徑4米、重達1.6噸的“大鏡子”近日在中國科學院長春光學精密機械與物理研究所通過項目驗收。這是國家重大科研裝備研制項目“4米量級高精度碳化硅非球面反射鏡集成制造系統”的最新成果，標志著我國大口徑碳化硅非球面光學反射鏡制造技術水平已經躋身國際先進行列。
自2009年項目立項以來，中科院長春光機所項目負責人張學軍研究員帶領的研發團隊經多年技術攻關，完成了碳化硅鏡坯制備、非球面加工檢測、碳化硅表面改性鍍膜的制造設備研制與制造工藝研究，形成了具有自主知識產權的“4米量級高精度碳化硅非球面集成制造平臺”，并依托集成制造平臺完成4米量級高精度碳化硅非球面產品研制。
大口徑高精度非球面光學反射鏡是高分辨率空間對地觀測、深空探測和天文觀測系統的核心元件，對國防安全、國民經濟建設、基礎科研能力、先進制造技術水平具有重要意義。相比傳統光學玻璃材料，碳化硅以其優越的性能，成為國際光學界公認的高穩定性光學反射鏡材料。此前，國際上公認1.5米是單體碳化硅反射鏡的極限口徑。
一段時間以來，我國大口徑光學制造技術與世界先進水平存在較大差距，相關領域技術被歐美國家壟斷，發展大口徑碳化硅光學制造技術迫在眉睫。
“當反射鏡口徑超過一定量級，光學材料和光學加工都會面臨巨大挑戰。我們把反射鏡口徑做到4米，同時要求面形精度優于20納米，這對反射鏡鏡坯材料和光學加工技術都提出了苛刻要求。”張學軍打了個比方：這就像對北京市大小的土地進行平整，并要求平整度誤差小于1毫米。
經歷數百次實驗探索與工藝驗證，項目研發團隊突破了一系列關鍵技術，建立了大口徑碳化硅鏡坯制造平臺，并先后研制成功2米、3米單體碳化硅鏡坯和4米口徑整體碳化硅鏡坯。
“僅掌握4米反射鏡制造工藝，并不算掌握自主核心技術。”張學軍告訴記者，研發團隊現已完成4米反射鏡制造所需全套制造裝備的研發，全部擁有自主知識產權。
此前，由中科院長春光機所研發的許多高端光學反射鏡已在我國多項重大工程中得到應用。專家表示，未來，4米口徑碳化硅反射鏡工程產品即將應用于國家地基大型光電系統，也為空間大口徑光學系統的研制解決了核心技術難題。
