Создание производственной технологии лазерной полировки и формообразования оптических элементов

Создаваемая производственная технология лазерной полировки по совокупности параметров обеспечивает уровень параметров, существенно превосходящий известные результаты отечественных исследований, имеющих пока формат концептуальных исследований, то есть, создаваемая технология не имеет внутренних аналогов и не уступает по уровню известным результатам института Fraunhofer Institutfür Lasertechnik ILT.

Разработка технологии лазерной полировки оптических поверхностей направлена на решение проблемы преодоления технологической отсталости Российской Федерации в области фотоники и оптических технологий и создания оптических и оптико-электронных систем, являющихся одними из ключевых в народном хозяйстве, решает задачу технологической независимости и импортозамещения в области фотоники, оптики и в целом приборостроения.

Создаваемая технология финишной лазерной полировки заключается сканировании лазерным лучом поверхности изделия: лазерный луч имеет интенсивность, достаточную для локального расплавления в месте нахождения луча поверхностного слоя и выравнивания поверхности расплава под действием поверхностного натяжения. При финишной полировке не происходит удаления вещества с поверхности, что позволяет сохранять имеющуюся макрогеометрию поверхности (кривизну поверхности). После затвердевания поверхность не содержит микронеровностей высотой более единиц нанометра.

Направление: «Кластерные, «вытягивающие» проекты».

Проект: региональный проект «Фотоника».

Сфера деятельности: Кластерные, «вытягивающие» проекты. Региональный проект «Фотоника». Опытно-технологическая разработка с созданием высокотехнологичного производства. 

Цель проекта: создание технологии производственной технологии лазерной полировки и формообразования оптических элементов.

Задачи проекта:
В рамках реализации проекта:
– будет разработана лазерная технология и оборудование наноразмерной обработки поверхностей произвольной формы, в том числе, асферических, деталей из оптических материалов на основе принципов лазерной термопластической деформации поверхностей, с обеспечением интерференционного контроля в процессе обработки. Технология должна обеспечивать проведение процесса полировки без механического контакта инструмента с полируемой поверхностью; производить полировку разнообразных геометрических форм полируемых поверхностей, в том числе, асферических, единым обрабатывающим инструментом; предоставлять возможность селективной полировки на выбранном участке поверхности; технология исключает использование ка-ких-либо полирующих растворов и паст; производительность лазерной полировки на один-два порядка величины должна превышать производительность полировки с использованием полирующих паст;
– будет разработан и изготовлен опытный образец технологической установки лазерного полирования оптических поверхностей произвольной формы, в том числе, асферических, обеспечивающей лазерное сглаживание на апертуре диаметром до 100 мм с погрешностью формы менее 10 нм и шероховатостью поверхности менее 1 нм, производительностью финишной лазерной полировки порядка 1 см2/с;
– будет освоена в условиях опытно-промышленного производства лазерная финишная полировка оптических изделий с апертурой не менее 100 мм, в том числе, с асферическими поверхностями, с погрешностью формы менее 10 нм и шероховатостью поверхности на базе 100×100 мкм менее 1 нм.

Ожидаемые результаты:

Созданием высокотехнологичного производства оптических компонент в соответствии с Комплексным проектом решается ряд задач, имеющих народно-хозяйственное значение:
– решается задача создания комплекса технологического оборудования для лазерного полирования оптических поверхностей произвольной формы, в том числе, асферических;
– решается задача разработки технологии лазерного полирования оптических компонент и освоения отечественного промышленного выпуска изделий с погрешностями формы до 0,02 – 0,01 длины волны излучения (современный уровень промышленного производства обеспечивает до 0,1-0,2 длины волны), востребованных в отрасли оптического и оптико-электронного приборостроения при создании современных конкурентно-способных приборов, используемых как в промышленности, так и в оборонной технике;
– решается задача существенного удешевления разработок и производства оптических компонент с уникальными в сравнении с современным уровнем оптическими характеристиками в связи с укорочением цикла изготовления изделий, универсальностью лазерного формообразующего воздействия и возможностью компьютерного управления процессами формообразования оптических поверхностей;
– решается задача изготовления оптических компонент из разнообразных материалов, включая монокристаллические типа лейкосапфира и карбида кремния, и хрупких материалов;
– решается задача изготовления подложек со сверхгладкими поверхностями с неровностями, не превышающими толщину моноатомных слоев, которые находят применение в наноэлектронной технике при создании гетероструктур и структур типа квантовых ям.

Команда проекта:
Чесноков Дмитрий Владимирович, заведующий кафедрой наносистем и оптотехники СГУГиТ, руководитель проекта, к.т.н.
Шабурова Аэлита Владимировна, директор Института оптики и оптических технологий СГУГиТ, экономический советник, доц., д.э.н.
Чесноков Владимир Владимирович, профессор-консультант кафедры физики СГУГиТ, научный консультант, проф., д.т.н.
Карманов Игорь Николаевич, заведующий кафедрой физики СГУГиТ, доц., к.т.н.
Айрапетян Валерик Сергеевич, заведующий кафедрой специальных устройств и технологий СГУГиТ, д.т.н.
Никулин Дмитрий Михайлович, доцент кафедры физики СГУГиТ, к.т.н.
Шергин Сергей Леонидович, доцент кафедры физики СГУГиТ, к.т.н.
9 аспирантов и студентов на инженерных ставках, 5 ИТР без степени

Контакты:
тел.: +7-903-998-49-61, +7 (383) 353-36-94
e-mail: d.v.chesnokov@ssga.ru
адрес: 630108, г. Новосибирск, ул. Плахотного,10