光学元件技术要求与检验国际新标准.ppt
光学元件技术要求国际新标准及其在我国推行与研究现状,徐 德 衍精密光电测控研究与发展中心中国科学院上海光机所，上海201800,概况 背景 基本内容及简要说明 值得关注的若干问题 推行及研究现状 结论,基本内容,概 况,神光装置神光 装置规定以ISO10110为基础制定各种技术要求上海地区光学商贸往来NIF:1999年7月SPIE会议两条信息：(1)NIF光学图纸均按ISO10110标准实施(2)MIL-0-13830A与ISO10110的转换关系,工作需要,学习基本内容,ISO 10110:共13部分ISO10110 A Users GuideANSI PH 3.617-1980BS 4301:1991国内一些标准：光学设计手册，1996,2.背景,组织体系1947年成立ISO TC172光学元件与光学仪器(1979)(9)SC1基本标准 WG1 光学检验 WG WG2 光学制图 WG3 环境检验,起草与颁布 ISO/TC172/SC1/WG2/于1979年起草“光学制图表示法”定名为ISO10110 依据DIN3140 差异*表面粗糙度;*干涉波面描述;.1980年4月16日通过 1996年发布1,2,3,5,6,7,9,10 1997年发布4,8,11,12,13,ISO10110,Optics and Optical Instruments-Preparation of Drawing for Optical Elements and Systems.光学元器件与仪器 光学元件及系统图纸绘制,该标准文件全面制定了用于光学加工与检验光学元件及系统的技术图纸绘制及其技术要求的总的技术规范。,3.基本内容与说明3.1 基本内容 ISO10110包括十三个部分，大致分四个方面：第一，一般规范：Part1 概述 第二，光学材料缺陷，包括：Part2 应力双折射 Part3 气泡与杂质 Part4 非均匀性与条纹,第三，表面特性，包括：Part 5 表面面形偏差 Part 6 中心偏差 Part 7 表面缺陷公差 Part 8 表面微观轮廓 第四，其他规定，包括：Part 9 表面处理与镀膜 Part10 透镜元件数据的列表表示 Part11 非公差数据 Part12 非球面 Part13 激光辐射损伤阈值,3.2 一般规范 基本规定：波长：546.07nm 单位：mm 温度：222 视图：阴影线；无阴影线 轴线：旋转轴中心线 光轴 尺寸方面：曲率半径：R，Rcx，Rcc，Rcy 特别注意直径或标出e 倒棱:,0.30.1,材料说明：一般说明：厂家玻璃类型 国际玻璃编码 折射率与阿贝数 材料特性：折射率公差 透过率 均匀性 条纹等附加说明：倍率 视场 焦平面等17项,3.3 列表说明各部分内容,3.4 其它部分,关于列表方式（Part 10）,关于非公差数据 Part 11给出一系列数据 Leica公司也给出一系列参考数据,关于非球面,4.值得关注的若干问题4.1 分级相反的规定 材料缺陷-非均匀性及条纹的分级与国内标准分级含义恰恰相反。ISO 国标 数字小 数字小 值大（差）值小（高）Schotl、Hoya都如此见附录4.1,附录4.1 国标光学均匀性及条纹度,附录 4.2 几家公司材料非均匀性标准的比较,附录 4.3 用n=e/t 求解材料厚度、均匀性及波前畸变的关系。,4.2 关于表面形状偏差,ISO10110-5，3/A（B/C）RMSx我们习惯于N，N干涉仪中描述波面常习惯于用波前PV，Power，RMSx值表示,4.2.1 被测表面偏差分解与A、B、C,Sagitta/A,PV/B(RMSt),PV/C(RMSi),-b-d=e(RMSa),4.2.2 3/与USA用法的关系,由上图分析，及下图（干涉仪说明书）得出Power=Sag,4.2.3 PV，Power与3/关系 PV 相当于3/A（B/C）RMSX中的“B”(去除球面)、“C”（去除非球面）值；RMS 相当于3/A（B/C）RMSX中的“RMSX”；x=t,i,a Power 相当于3/A（B/C）RMSX中的“A”。(注意单位转换),4.2.4 关于PV值的理解,定义：最大峰谷值可能的形状：同一PV值的不同波面或光学表面,4.2.2 关于PV值及Power值与N及N,无严格对应关系 对于较好的波面：2PV（Power）N 对于不规则波面：2PV-PowerN 2 Power N,结论,单纯用PV值(指标)评定波面或镜面是不够的应指出是相对于最佳拟合球面的PV值或就是两波面最大距离的PV值考虑到波面的旋转对称性是十分重要的，尤其在神光装置中的补偿效果建议：定义的PV值用大写；用最佳拟合球面分离出的PV值用小写，以示区别,另外，梯度问题,表4.3 典型NIF光学元件表面形技术要求,4.3 表面缺陷问题,早期:“光学量度”把光学机械表面质量（60年代）：光学表面光洁度PI PVII 缺陷 机械表面光洁度1-14 粗糙度现用“光学设计手册”（90年代）：光学表面疵病（GB1185-89）B/GJ；CNB；Pz 表面粗糙度（GB1031-83机械）Ra=0.012m 14,ISO10110-7.5/NA；CN A;LN”A”;EA”.5/TV或RV，EA”用Suface texture,表4.4 方法I用的疵病标准板的具体数值,MIL-O-13830A 表4.6划痕/坑点号码与尺寸对照表(如：40/20),NIF光学图纸是从MIL-O-13830A 转换用 ISO10110-7规范我国*一个如何制定问题*一个如何检验问题*标准板的制作*检验设备的研制,4.4 关于表面结构特性 表面抛光程度，即表面粗糙度的容许量和表示法与国内差异较大。倍加注意：用机械表面标准表述光学表面是极不充分的。,Rq15nm？Rq2.00.5nm,国外光学元件表面粗糙度要求（RMS）,两类光学表面粗表面（变化）或称研磨表面用“G”表示镜表面（或变化）或称抛光表面用“P”表示,镜面的三种表示表示粗糙度：RMS（Rq），Ra，PV（Rz）。定量的微缺陷（m）：N/10mm 共分4级。功率谱密度（Power Spectral Density PSD）函数 单位长度的倒数表示的被测表面粗糙度的频谱。,表4.9 表面微缺陷的四个级别,注意：P1 P4 不要与PI-PIV混淆,相对德国DIN3140标准,P1 P2 P3 P4,具体表示*粗糙面,GRq 2m5 mm,*光滑面,P3 16个/10mmRq0.001 0.0021mm,*PSD,P4 3个/10mmPSD 10-6/f2(um3)0.0011mm,5.国内现状及建议,现状正在学习和开始应用 引进了多台ZYGO和WYKO(VEECO)干涉仪和表面轮廓仪一些工程项目和仪器已用ISO制订要求针对ISO一些新概念陆续发表了研究论文商贸往来促进了应用但总体上不够熟悉,重要性,设计者、制造者、检验者、应用者 查资料 出国人员 客商与订单：报价、报时 转译成国内习惯内容 加入世贸组织及与国际接轨,建议,普及方面：举办短训班，知识讲座等提高方面：加强新概念的认识和理解以及 研究报 导有深度的论文，如PSD的应用及检验标准；抛光微缺陷的定量测试与分级等新国标的修订方面：直接全面采用？修改制定国标？,6 结语,ISO10110内容及其丰富仅就个人感到重要的几个内容作粗浅的说明可能有不妥之处，愿与大家共同讨论,谢谢！,祝同行工作愉快！身体健康！,
