光學系統中的精密玻璃元件：應用與製造挑戰

光學玻璃是現代光子學的基石。從通訊到國防，對這些元件的要求越來越高。

在高功率雷射系統中，光學元件必須承受極高的能量密度。玻璃中任何微小的缺陷或雜質都可能導致雷射損傷，從而危及整個系統。因此，製造的重點在於消除表面下損傷並確保高度均勻性，以防止光束畸變。

隨著空間望遠鏡和遙感儀器的孔徑不斷增大（現已超過4公尺），對輕量化和表面精度的要求也日益提高。用於太空的光學元件必須在極端熱環境下保持其形狀，這需要使用熱膨脹係數極低的材料。

在半導體產業，極紫外光刻系統依賴表面粗糙度控制在0.1奈米（均方根值）以下的反射鏡。即使是原子級的凸起也會散射光線，從而降低晶片的解析度。這代表了光學玻璃製造技術的巔峰。

製造挑戰：應力、平面度和光滑度

1. 控制內部壓力

• 挑戰：加工堅硬、易碎的玻璃時，往往會產生微應力。
• 我們的方法：我們採用先進的退火製程和低損傷成型技術。透過嚴格控製冷卻速率並運用應力消除加工策略，我們確保玻璃的內部結構保持中性和穩定性。

2. 實現超高平坦度（低頻精度）

• 挑戰：傳統研磨可能會留下波紋或形狀誤差，從而降低波前精度。
• 我們的方法：我們採用高精度電腦控制光學表面處理（CCOS）技術。這使我們能夠校正低頻誤差（形狀偏差），從而實現峰值谷值（PV）通常小於1奈米，確保光路始終保持完美對準。

3. 表面粗糙度（高頻平滑度）

• 挑戰：去除研磨後留下的「霧狀」痕跡和微刮痕需要從材料去除過渡到表面平滑。
• 我們的方法：我們採用先進的拋光技術，包括磁輔助拋光。此技術能夠大量加工複雜形狀（例如自由曲面透鏡），同時實現亞奈米級表面粗糙度（Ra < 0.6 nm），且不會引入新的亞表面損傷。

ZHHIMG：您在超精密領域的合作夥伴

• 複雜幾何形狀：自由曲面、非球面和平面光學元件的加工。
• 計量與檢測：利用乾涉儀和輪廓儀即時驗證表面質量和形狀精度。
• 材料專業知識：在熔融石英、石英和以高透光率和低膨脹率著稱的特殊光學玻璃方面擁有豐富的經驗。