Изготовление прецизионных элементов лазеров - Дипломная работа

Приборы на основе лазеров условно можно поделить на два типа по требуемым свойствам их излучения. Конструкционным материалом при создании лазерного гироскопа (ЛГ) является стеклокерамика с низкими значениями температурных коэффициентов линейного расширения (ТКЛР), изготовляемая из стеклокристаллических материалов, полученных путем объемной кристаллизации. При изготовлении оптических деталей для ЛГ повышаются требования к использованным композитам и общему состоянию поверхности, что требует более точного измерения физико-химических свойств материала и оптического производственного контроля детали. При контроле оптических деталей ЛГ неприменимы многие методы, используемые в макроскопических масштабах, так как отклонение рабочей поверхности детали на уровне нескольких микрометров может привести к полной негодности детали. Полированные поверхности оптических деталей наиболее рационально измерять бесконтактными оптическими способами, среди которых различают методы, основанные на законах геометрической оптики (теневые, автоколлимационные) и методы, использующие волновые свойства света (интерференционные).В работе использовалась установка на основе фазосдвигающего лазерного интерферометра Физо фирмы Zygo. Прибор отображает, измеряет и обеспечивает структурный поверхностный анализ, не контактируя с исследуемой поверхностью. Луч He-Ne лазера с помощью коллиматора на базе линз и полупрозрачного зеркала преобразуется в параллельный пучок света, проходящий через опорную пластину и возвратное зеркало, их плоские грани обращенны друг к другу, установлены параллельно и обеспечивают условия интерференции отраженных от них волн. Изображение интерференционной картины с помощью линзы коллиматора (4) и объектива формируется на экране, который представляет собой шлифованную поверхность оптического стекла и позволяет регистрацию проецируемого изображения с обратной стороны посредством цифровой видеокамеры, сопряженной с компьютером. Для опорной пластины и возвратного зеркала характерна небольшая клиновидность, обеспечивающая выведение из интерференционных процессов нежелательного влияния нерабочих поверхностей.ОК приводит к высокопрочному сцеплению тел, обусловленному силами взаимодействия между молекулами, адсорбированными из воздуха на контактирующих поверхностях (в случае ОК в воздухе). Со временем прочность ОК увеличивается, упрочнение происходит за счет перераспределения слоя воды по поверхностям контактируемых деталей, за счет утончения этого связующего слоя, а также за счет микроперемещений элементов поверхности и изменения свойств поверхностного слоя, которые приводят к уменьшению внутренних напряжений в контакте. Толщины слоев воды и углеводородов в ОК в нормальных условиях зависят от технологии и факторов изготовления поверхностей, высот микронеровностей контактирующей. После вакуумирования ОК и последующего пребывания его в атмосфере с высокой относительной влажностью увеличивается прочность на разрыв и резко (~ в 3 раза) снижается сдвиговая прочность, что связано с появлением тонкой прослойки воды, образовавшейся между контактирующими поверхностями в результате капиллярного всасывания. В условиях вакуума, когда с поверхности соединяемых твердых тел удалены адсорбированные молекулы, прочность ОК определяется ван-дер-ваальсовыми силами, обусловленными перекрыванием флуктуационного электромагнитного поля в отдельных зонах ОК.В настоящее время, несмотря на долгую историю исследований в этой области, не существует, к сожалению, единой системы классификации свилей и общепринятой методики их контроля. Для контроля бессвильности оптических материалов широко применяется метод, основанный на регистрации и анализе теневых картин [5-8]. Экран (5) служит для отображения теневой картины образца и последующей ее регистрации с помощью цифровой видеокамеры (8). Исторически так сложилось, что определенное разделение исследователей в подходах к операции контроля свилей произошло не только по методам, но и установленным критериям оценки экспериментальных результатов в исследованиях качества оптических материалов. Полностью бессвильные образцы относятся к 5-му классу, в то время как границы между остальными классами установлены в зависимости от относительной доли бездефектных областей (без свилей, дающих искажение волнового фронта 30 нм).В данной работе рассматривается контроль параметра неплоскостности на примере оптической детали лазерного гироскопа типа диск при помощи интерферометра Физо на базе фазосдвигающей интерферометрии с горизонтальной схемой, анализ полученных данных цифровой, длина волны лазера, входящего в состав установки, 632,8 нм. Первый тип (013 диск) представляет собой диск диаметром 50 мм и высотой 10мм с шестью сквозными отверстиями под электроды, расположенные по окружности и одно отверстие в центре большего диаметра под штенгель. Второй тип это диск диаметром 45 мм, существенное отличие в том, что диск имеет высоту 3,5 мм на расстоянии 2 мм от края, а оставшаяся поверхность диаметром 41 мм имеет высоту 7,5 мм. Изна

Оглавление

Введение

1. Обзор литературы

2. Метод фазосдвигающей интерферометрии

2.1 Описание прибора лазерного интерферометра Физо с фазовой разверткой

2.2 Применение метода фазосдвигающей интерферометрии для исследования оптического контакта

2.3 Применение метода фазосдвигающей интерферометрии для исследования свильности материалов

3. Результаты экспериментальных измерений и их анализ

3.1 Результаты измерения формы поверхностей

3.2 Результаты исследования свилей в деталях из ситалла СО-115М

4. Раздел по безопасности жизнедеятельности

4.1 Пожарная безопасность

4.2 Микроклимат в рабочей зоне

4.3 Освещенность в рабочей зоне

5. Экологическая часть

5.1 Физиологические эффекты при воздействии лазерного излучения на человека

5.2 Классы опасности лазерного излучения

6. Экономическая часть

Заключение

Список использованной литературы

В настоящее время среди оптических и электронных приборов огромным спросом пользуются лазерные приборы и устройства. Приборы на основе лазеров условно можно поделить на два типа по требуемым свойствам их излучения. В таких областях применения как медицина, машиностроение, обработка материалов и химическая, энергетическая и военная промышленности важными характеристиками излучения являются высокая яркость и мощность. При создании лазерной информационной, метрологической аппаратуры, приборов связи, контроля и анализа сред важными свойствами являются монохроматичность, когерентность и малая мощность излучения.

При разработке и производстве залогом точности и износостойкости функционирования лазерного оборудования является изготовление прецизионных элементов лазеров. Конструкционным материалом при создании лазерного гироскопа (ЛГ) является стеклокерамика с низкими значениями температурных коэффициентов линейного расширения (ТКЛР), изготовляемая из стеклокристаллических материалов, полученных путем объемной кристаллизации. При изготовлении оптических деталей для ЛГ повышаются требования к использованным композитам и общему состоянию поверхности, что требует более точного измерения физико-химических свойств материала и оптического производственного контроля детали.

При контроле оптических деталей ЛГ неприменимы многие методы, используемые в макроскопических масштабах, так как отклонение рабочей поверхности детали на уровне нескольких микрометров может привести к полной негодности детали. Поэтому важным вопросом является создание прецизионных и неразрушающих методов контроля качества оптических деталей. Так же остается открытым вопрос об однородности материала внутри заданного объема детали в виду неточности существующих методов измерения и классификаций качества однородности деталей. В настоящее время при данном уровне развития лазерного оборудования и приборов на основе лазеров возможно получение информации о состоянии прецизионных оптических деталей в трехмерном виде с достаточно высокой точностью.

Полированные поверхности оптических деталей наиболее рационально измерять бесконтактными оптическими способами, среди которых различают методы, основанные на законах геометрической оптики (теневые, автоколлимационные) и методы, использующие волновые свойства света (интерференционные).

Получение информации о качестве оптической детали возможно без непосредственного физического контакта со значительного расстояния. Основные принципы интерферометрии были выведены около века назад. Так, например, существует класс приборов называемые интерферометрами, использующие картины интерференции при наложении лучей для получения информации о пришедшем свете. Возможность компьютерной обработки полученной информации повышает точность интерпретации данных в отличие от визуального метода контроля. Интерферометры имеют разнообразные конструкции, методы и области применения.