¿Por qué es necesario un procesamiento en frío tan complejo?

Actualizado 10.05

¿Por qué es necesario un procesamiento en frío tan complejo?

1. Debido a que una lente óptica de alta calidad tiene requisitos extremadamente exigentes, que se reflejan principalmente en los siguientes aspectos, lo que dicta la necesidad de un procesamiento en frío de precisión en múltiples pasos:

1.1 Precisión de la superficie: El radio de curvatura de la superficie de la lente debe coincidir estrechamente con el valor de diseño, con desviaciones que generalmente se requieren controlar en el nivel de nanómetros a micrómetros.

1.2 Rugosidad superficial extremadamente baja: La superficie debe ser ultra lisa, ya que cualquier pequeño rasguño o hendidura puede causar dispersión de la luz, lo que lleva a deslumbramiento, imágenes fantasma y reducción del contraste. La rugosidad superficial ideal está en la escala nanométrica.

1.3 Tolerancias dimensionales estrictas: Parámetros como el grosor del centro y el diámetro exterior deben ser controlados con precisión.

1.4 Sin daños en el subsuelo: El proceso debe evitar dejar micro-grietas o capas de tensión debajo de la superficie, lo que podría comprometer la resistencia mecánica y la estabilidad a largo plazo.

2. Flujo de Proceso Central (Pasos Clásicos)

El procesamiento en frío moderno de lentes ópticas implica principalmente los siguientes pasos interconectados:

1. Corte/Fresado

Propósito: Cortar grandes planchas de vidrio en piezas más pequeñas que se asemejen a la forma de la lente y realizar el modelado inicial.

Método: Sierras de diamante para corte o muelas de diamante para fresado. Esta es una etapa de desbaste con una eliminación significativa de material.

Resultado: Un "vacío" áspero y translúcido con una forma aproximada.

2. Rectificado/Molienda de Precisión

Propósito: Refinar aún más el radio de curvatura y el grosor central de la lente y preparar para el pulido. Método: Abrasivos de diamante más finos (pastes o muelas), típicamente divididos en molienda gruesa y fina.

Resultado: La superficie se vuelve finamente molida, apareciendo lechosa cuando la luz pasa a través de ella, con dimensiones y forma muy cercanas a las especificaciones finales. Este proceso crea una "capa de daño en el subsuelo."

3. Pulido

Propósito: El paso más crítico, con el objetivo de eliminar la capa de daño subsuperficial y lograr una superficie óptica suave, transparente y sin defectos.

Método: Pulido tradicional: Utiliza un disco de pulido de brea o poliuretano con lodos de pulido de óxido de cerio o sílice. Este es un proceso quimio-mecánico que implica un ligero abrasado mecánico y reacciones químicas (hidratación) para generar una superficie ultra lisa.

Superficies ópticas controladas por computadora (CCOS): La técnica moderna de alta precisión más común. El tiempo de permanencia y la trayectoria de una pequeña herramienta de pulido son controlados por computadora para eliminar material de manera específica, corrigiendo errores de superficie a λ/10 o mayor precisión (λ = 632.8 nm).

4. Centrando y Bordeando

Propósito: Alinear el eje óptico de la lente (centro óptico) con el eje mecánico del borde exterior.

Método: La lente se monta en un husillo rotativo preciso, centrado ópticamente, y luego se contorna con una rueda de diamante. Esto es crucial para evitar desalineaciones en el ensamblaje de la lente.

5. Recubrimiento

Propósito: Aplicar una o más capas de película delgada óptica a la superficie pulida de la lente, mejorando la transmitancia (revestimiento antirreflectante), la reflectancia (revestimiento espejo) o logrando otras funciones ópticas (filtrado, división de haz, etc.).

Método: Principalmente utilizando tecnología de evaporación al vacío o tecnología de pulverización iónica.

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