摘要：本文系统阐述为特定光学元件确定最佳光学制造技术（OFT）组合的策略，并将应用到光学制造链的构建中。为此，研究团对光学系统进行了分类，并将其与光学加工技术的关键特性联系起来——这些关键特性是通过对其加工参数进行系统分析确定的。 ]'(D*4 1. 简介 nDC0^& 在光学制造技术中，可预测且稳定的制造工艺对成本与质量进行可靠管理至关重要。本文阐述了针对特定光学元件与系统，如何来确定光学制造链中应采用的最佳光学制造技术（OFT）组合的策略。 zX&SnT1~ 2.光学系统的产生和分类 m!%aB{e 人类一直将光作为一种工具，用于解决日常生活中的一些挑战，如探测、照明与信息传输。而要将光作为工具应用，则需依赖光学系统。因此，光学系统（例如物镜、干涉仪、光学鼠标、内窥镜、望远镜或激光器等）正是如今我们用以满足核心需求的“光学工具”典范。在光学系统的生成过程中（即由多种光学元件经合理装配并协同运作构成的系统），需依次涉及三个核心环节：首先是“光学系统设计”，其次是“光学制造设计”，最后是实际“制造”（见表1）。 \_8wU' 7 表1.光学系统的生成过程
“光学设计师”的职责在于将客户需求转化为一个公差设计良好的光学系统方案，该系统需包含各类光学元件（如透镜、反射镜、分光镜等），并确保这些元件能按需调制透射光的特性。 m:?"|.] 随后，由“光学制造设计师”将已完成的光学系统设计规格及所采用光学元件的公差要求，转化为最佳的制造流程链。这一流程链由一系列后续制造步骤组成，需综合考虑现有设备与技术条件，确保在最低制造成本下实现最佳性能。此外，还需综合考虑系统的稳定性、耐久性，以及制造商、终端用户和环境的安全性。在优化后的制造流程中，每个加工步骤（例如抛光1）均需选用特定的光学制造工艺（如气囊抛光2、碗式进给抛光3、磁流变抛光4、离子束修形5、超精密成形抛光6、单点金刚石车削7或流体喷射抛光8），具体选择何种工艺，取决于质量、制造成本与生产数量之间的最佳平衡。 [A,^ F0:h 最终，光学系统将按照制定的制造流程和工艺进行生产，确保所有加工环节均不超过设计公差范围，从而制造出完全符合客户需求的功能性光学工具。光学系统可采用多种分类策略，例如：按应用领域（如天文、医疗、照明、光刻）；按仪器类型（如显微镜、望远镜、内窥镜、干涉仪）。 %k1P yv;] 然而，如果想要确定这些特定光学元件的最优制造工艺，必须根据其四大核心制造特性对其进行表征（详见表2）。这些特性在表2中进行了总结。 LO{Axf% 表2.光学元件的分类
3. 光学制造技术分类 b@;Wh-{d 尽管有少数光学制造技术已存在数千年，但自1670年荷兰代尔夫特首次工业化生产列文虎克（Leeuwenhoek）显微镜以来，光学制造技术的多样性开始显著提升；加之此后应用领域与质量要求的持续攀升（见图1），如今光学制造技术已激增至逾300种，使得针对特定光学元件如何选择最优工艺成为了一大挑战。 ={ms@/e/T 图1. 光学制造技术数量发展示意图：从克里特岛发现的古代透镜起源，经1670年首次工业化光学制造，直至当今的技术演进历程。
从方法论角度分析光学制造技术，我们发现其核心仅基于约11种抛光技术：新鲜进给抛光（FFP）、延性加工（DG）、化学抛光（CP）、碗式进给抛光（BFP）、弹性发射加工（EEM）、磁流变抛光（MRF）、激光火焰抛光（LP）、离子束修形（IBF）、磨料浆射流加工（ASJ）、等离子体辅助化学蚀刻（PACE）、激光诱导背面湿法刻蚀（LIBWE）。 ?
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图3. 玻璃制成的球面双凸透镜
图4. 对图3所示双凸透镜制造流程的建模：识别实现最低成本制造链所需的最优光学制造技术。
