一种非规则通光孔径反射镜控制边缘效应的组合加工方法与流程

本发明涉及光学加工领域，具体涉及一种非规则通光孔径反射镜控制边缘效应的组合加工方法。

背景技术：

随着光学系统向更大视场、更高分辨率的发展，轴外视场反射式光学系统的应用越来越广泛。轴外视场反射式光学系统的应用必然导致光学反射镜元件通光孔径的非规则(不再是圆形或环形的规则通光孔径)，且需要反射光的孔径与需要光线透过的区域之间的距离也受到很大限制，这就对反射镜边缘效应的控制提出了新的更高的要求。例如当前最先进的极紫外光刻机采用离轴弧形视场，六片反射镜结构的光学系统(v.bakshi.euvlithography,secondedition[m].2018.)，为了实现光的反射和通过，其光学元件的通光孔径各种各样，既有常规的圆形通光孔径，也有椭圆形半规则通光孔径、还有蚕豆形等非规则通光孔径。在进行光学系统设计时，非规则通光孔径光学元件反射光的区域与透过光区域之间的距离是一个影响光学系统设计的重要参数，需要在光学设计和元件实际可制造性之间进行平衡。对非规则通光孔径反射镜边缘效应进行控制是这类反射镜加工过程中的一大挑战。传统的圆形通光孔径光学元件，其加工过程包括粗磨、精磨、抛光、磨边等工艺过程。在抛光前，保留足够的加工余量，而后通过磨外圆的方式实现需要的直径和去除抛光过程中的边缘效应(williamsonr.fieldguidetoopticalfabrication[m].2011.)。对于非规则通光孔径反射镜而言，其反射光的区域与透过光区域之间的距离不允许保留太多的加工余量，且由于其区域的非规则特点，这种传统的加工方式不再适用。与此同时，在抛光后再过多的去除材料会造成反射镜整体应力的改变，进而影响元件面形。

技术实现要素：

本发明为解决现有光学元件的抛光方法存在适用性差，在在抛光后再过多的去除材料会造成反射镜整体应力的改变，进而影响元件面形等问题，提供一种非规则通光孔径反射镜控制边缘效应的组合加工方法。

一种非规则通光孔径反射镜控制边缘效应的组合加工方法，该方法由以下步骤实现：

步骤一、对反射镜的表面进行铣磨；

对反射镜的表面进行铣磨，对所述反射镜透光区域进行背面铣磨，在所述反射镜透光区域铣磨的过程中，要求不铣通，需要保留材料的一定厚度，所述厚度根据需要透过光区域的尺寸确定；

步骤二、对步骤一进行铣磨后的反射镜表面进行抛光；

步骤三、再次铣磨反射镜至需要的形状，铣磨反射镜透光区域时，从反射镜背面铣磨；

步骤四、采用非接触式抛光方法去除步骤三在铣磨反射镜过程中，反射镜产生的边缘翘边；获得非规则通光孔径反射镜。

本发明的有益效果：本发明所述的组合加工方法，针对非规则通光孔径反射镜光学元件，为了控制边缘效应，本发明提供了一种组合加工方法，该方法通过组合加工方式，在抛光阶段预留了足够的余量，在抛光后又能实现较少的材料去除，保证抛光后反射镜元件变形小，可以有效控制非规则通光孔径反射镜的边缘效应。

附图说明

图1为本发明所述的一种非规则通光孔径反射镜控制边缘效应的组合加工方法的加工流程图。

图2为本发明实施例中非规则通光孔径反射镜的结构示意图。

图3中图3a为一种非规则通光孔径反射镜控制边缘效应的组合加工方法中步骤一铣磨完成后的反射镜形状意示图，图3b为沿着反射镜元件对称面刨开的剖面视图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1至图3说明本实施方式，一种非规则通光孔径反射镜控制边缘效应的组合加工方法，如图2所示，该元件反射面s有效通光孔径边缘(虚线椭圆)与需要光透过的孔边缘的距离很小，采用传统先铣磨成最终形状然后抛光的加工方法，边缘效应无法控制。采用本实施方式的组合加工步骤如下：

步骤一、反射镜形状和表面铣磨；

所述反射镜加工前形状为圆饼状玻璃毛坯材料，经过形状和表面铣磨，去掉玻璃毛坯材料多余的部分，成为图3所示的结构，在该步骤铣磨中，被抛光反射面保留了完整的表面，反射面s有效通光孔径外有足够的抛光余量，利于抛光。同时，需要光透过的孔从背面铣磨，需要透过光的区域保留的材料厚度根据需要透光区域的尺寸确定，保留材料的厚度与尺寸的比例为1：5到1：10之间，本实施方式中优选保留材料的厚度与透光区域的尺寸的比例为1：10(最薄处)，保留材料厚度过小在抛光过程中容易变形，不利于抛光，保留材料的厚度过大，在抛光后需要去除的材料较多，易引起变形量大。本实施方式中，兼顾抛光过程中材料变形和抛光后的再次大量材料去除引起变形量大。

步骤二、反射镜表面抛光；

在步骤一的铣磨过程中，由于保留了足够的加工余量，并保留了相对完整的反射镜表面，抛光过程的边缘效应可以控制到通光孔径以外。反射镜表面抛光采用的技术手段包括各种常用的计算机控制抛光手段，这些抛光手段包括气囊抛光，沥青抛光，射流抛光等。

步骤三、再次铣磨反射镜至需要的形状，铣磨需要光透过的区域；

在铣磨需要光透过的区域时，要从反射镜背面铣磨，目的是控制在本次铣磨过程中导致的镜子边缘是翘边，而不是塌边。

步骤四、采用不产生边缘效应的加工方式去除边缘的翘边；

非接触式抛光在抛光过程中不产生边缘效应，但加工效率低。由于在本发明加工方法的步骤三中，产生的式边缘翘边，修形需要的去除量小，非接触式抛光适用与本步骤。因此，本实施方式中可采用的抛光手段包括离子束抛光与磁流变抛光，获得非规则通光孔径反射镜。