光学元件技术要求与检验国际新标准表面

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

1精品PPT|实用可编辑第一页，共五十七页。

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2精品PPT|实用可编辑第二页，共五十七页。概况

神光Ⅱ装置神光Ⅲ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3精品PPT|实用可编辑第三页，共五十七页。

学习基本内容ISO10110:共13部分ISO10110AUser’sGuideANSIPH3.617-1980BS4301:1991国内一些标准：光学设计手册，19964精品PPT|实用可编辑第四页，共五十七页。2.背景组织体系1947年成立ISOTC172－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5精品PPT|实用可编辑第五页，共五十七页。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1,2,3,5,6,7,9,101997年发布4,8,11,12,136精品PPT|实用可编辑第六页，共五十七页。ISO10110OpticsandOpticalInstruments-PreparationofDrawingforOpticalElementsandSystems.

光学元器件与仪器—光学元件及系统图纸绘制

7精品PPT|实用可编辑第七页，共五十七页。

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。8精品PPT|实用可编辑第八页，共五十七页。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9精品PPT|实用可编辑第九页，共五十七页。

第三，表面特性，包括：

Part5表面面形偏差

Part6中心偏差

Part7表面缺陷公差

Part8表面微观轮廓第四，其他规定，包括：

Part9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10精品PPT|实用可编辑第十页，共五十七页。3.2一般规范基本规定：波长：546.07nm

单位：mm

温度：22°±2°

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:

0.30.111精品PPT|实用可编辑第十一页，共五十七页。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12精品PPT|实用可编辑第十二页，共五十七页。3.3列表说明各部分内容13精品PPT|实用可编辑第十三页，共五十七页。14精品PPT|实用可编辑第十四页，共五十七页。15精品PPT|实用可编辑第十五页，共五十七页。16精品PPT|实用可编辑第十六页，共五十七页。17精品PPT|实用可编辑第十七页，共五十七页。3.4其它部分关于列表方式（Part10）18精品PPT|实用可编辑第十八页，共五十七页。关于非公差数据

Part11给出一系列数据

Leica公司也给出一系列参考数据19精品PPT|实用可编辑第十九页，共五十七页。关于非球面非球面非旋转对称绕Z轴旋转对称面坐标轴不重合的回转面椭球面双曲面抛物面锥面（a

b）柱面椭球面双曲面抛物面锥面（a=b）球面环带面平面（斯密特校正板）20精品PPT|实用可编辑第二十页，共五十七页。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

21精品PPT|实用可编辑第二十一页，共五十七页。附录4.1国标光学均匀性及条纹度22精品PPT|实用可编辑第二十二页，共五十七页。附录4.2几家公司材料非均匀性标准的比较23精品PPT|实用可编辑第二十三页，共五十七页。

附录4.3

用Δn=eλ/t求解材料厚度、均匀性及波前畸变的关系。24精品PPT|实用可编辑第二十四页，共五十七页。4.2关于表面形状偏差ISO10110-5，3/A（B/C）RMSx我们习惯于N，ΔN干涉仪中描述波面常习惯于用波前PV，Power，RMSx值表示25精品PPT|实用可编辑第二十五页，共五十七页。4.2.1被测表面偏差分解与A、B、CSagitta/APV/B(RMSt)PV/C(RMSi)-b-d=e(RMSa)26精品PPT|实用可编辑第二十六页，共五十七页。4.2.23/…与USA用法的关系由上图分析，及下图（干涉仪说明书）得出Power=Sag27精品PPT|实用可编辑第二十七页，共五十七页。4.2.3PV，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,aPower—相当于3/A（B/C）RMSX中的“A”。

(注意单位转换)28精品PPT|实用可编辑第二十八页，共五十七页。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PV29精品PPT|实用可编辑第二十九页，共五十七页。4.2.2关于PV值及Power值与N及ΔN

无严格对应关系对于较好的波面： 2PV（Power）≈N

对于不规则波面： 2│PV-Power│≈ΔN

2Power≈N

30精品PPT|实用可编辑第三十页，共五十七页。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31精品PPT|实用可编辑第三十一页，共五十七页。另外，梯度问题表4.3典型NIF光学元件表面形技术要求32精品PPT|实用可编辑第三十二页，共五十七页。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/G×J；CN×B；Pz

表面粗糙度（GB1031-83《机械…》）

Ra=0.012m▽1433精品PPT|实用可编辑第三十三页，共五十七页。ISO10110-7

Ⅰ.5/N×A；CN’×A;LN”×A”;EA’”

Ⅱ.5/TV或RV，EA’”用Sufacetexture34精品PPT|实用可编辑第三十四页，共五十七页。35精品PPT|实用可编辑第三十五页，共五十七页。36精品PPT|实用可编辑第三十六页，共五十七页。表4.4方法I用的疵病标准板的具体数值37精品PPT|实用可编辑第三十七页，共五十七页。1020406080SCRATCHSAMPLE510204050DIGSAMPLE38精品PPT|实用可编辑第三十八页，共五十七页。39精品PPT|实用可编辑第三十九页，共五十七页。MIL-O-13830A

表4.6划痕/坑点号码与尺寸对照表(如：40/20)40精品PPT|实用可编辑第四十页，共五十七页。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41精品PPT|实用可编辑第四十一页，共五十七页。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

？Rq2.0~0.5nm42精品PPT|实用可编辑第四十二页，共五十七页。国外光学元件表面粗糙度要求（RMS）43精品PPT|实用可编辑第四十三页，共五十七页。两类光学表面粗表面（≥λ变化）或称研磨表面用“G”表示镜表面（＜λ或<<λ变化）或称抛光表面用“P”表示44精品PPT|实用可编辑第四十四页，共五十七页。镜面的三种表示表示粗糙度：RMS（Rq），Ra，PV（Rz）。定量的微缺陷（＜μm）：N/10mm共分4级。功率谱密度（PowerSpectralDensityPSD）函数单位长度的倒数表示的被测表面粗糙度的频谱。45精品PPT|实用可编辑第四十五页，共五十七页。表4.9表面微缺陷的四个级别注意：P1–P4不要与PI-PIV混淆46精品PPT|实用可编辑第四十六页，共五十七页。相对德国DIN3140标准P1◊P2◊◊P3◊◊◊P4◊◊◊◊47精品PPT|实用可编辑第四十七页，共五十七页。具体表示

*粗糙面GRq2m5mm48精品PPT|实用可编辑第四十八页，共五十七页。*光滑面P3<16个/10mmRq0.0010.002~1mm49精品PPT|实用可编辑第四十九页，共五十七页。精品PPT·收集整理第五十页，共五十七页。*PSDP4<3个/10mmPSD10-6/f2(um3)0.001~1mm51精品PPT|实用可编辑第五十一页，共五十七页。PPT内容概述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。(2)MIL-0-13830A与ISO10110的转换关系。◊ISO/TC172/SC1/WG2/于1979年起草。◊1996年发布1,2,3,5,6,7,9,10。1997年发布4,8,11,12,13。附录4.2几家公司材料非均匀性标准的比较。用Δn=eλ/t求解材料厚度、均匀性及波前畸变的关系。ISO10110-5，3/A（B/C）RMSx。我们习惯于N，ΔN。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。-