本書為引進譯著。作者全面梳理並總結了其團隊在光學製造方面的研究結果。全書包括兩大部分:第Ⅰ部分基本相互作用——材料科學,從摩擦學、流體動力學、固體力學、斷裂力學、電化學等光學製造的基礎理論出發,系統分析了從宏觀到微觀的材料去除過程,定量描述了光學製造中不同工藝參數與光學元件性能之間的關係。第Ⅱ部分應用——材料技術,詳細敘述了工程應用的光學製造,匯總了現代光學製造中缺陷的檢測和評價方法,剖析了多方面工藝優化的可行性,說明了各類新的拋光技術;針對高能鐳射系統要求的高損傷閾值光學元件,書末還給出了高能鐳射元件製作的關鍵工藝實例。
本書既是光學製造理論的梳理,也是現代光學製造技術與應用的匯總,涵蓋了從光學製造工藝到光學元件性能評價等多方面的近期新理論與實踐,是一部兼具理論、方法和實際應用價值的教科書和參考書。
具体描述
著者信息
[美]塔亞布I.蘇拉特瓦拉（Tayyab I. Suratwala），獲工程博士學位。在勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的工作生涯中，為美國國家點火工程在光學和制靶領域做出了傑出貢獻。長期致力於鐳射磷酸鹽玻璃的研製，提高了熔石英光學元件的損傷性能，以及微靶的品質和產能，也研究開發了一種低成本的光學拋光收斂技術。在光學材料的研磨和拋光、玻璃的斷裂行為、延緩裂紋擴展、玻璃的光學特性、溶膠凝膠化學以及鐳射損傷的延緩等領域進行了廣泛的研究。
吳姜瑋，上海海事大學機械系副教授，獲英國南安普敦大學工程科學學院機械系博士學位。主要學術領域包括計算固體力學及計算方法研究、黏彈性力學及黏彈性斷裂力學、邊界元方法在工程問題中的應用、有限元方法在工程問題中的應用等。出版專著1本、譯著3本，發表論文20餘篇。
吳姜瑋，上海海事大學機械系副教授，獲英國南安普敦大學工程科學學院機械系博士學位。主要學術領域包括計算固體力學及計算方法研究、黏彈性力學及黏彈性斷裂力學、邊界元方法在工程問題中的應用、有限元方法在工程問題中的應用等。出版專著1本、譯著3本，發表論文20餘篇。
图书目录
致謝
第Ⅰ部分基本相互作用——材料科學
第1章緒論
1.1光學製造工藝/2
1.2光學製造工藝的主要特點/5
1.3材料去除機制/8
參考文獻/10
第2章面形
2.1普勒斯頓方程/12
2.2普勒斯頓係數/13
2.3介面摩擦力/16
2.4運動和相對速度/18
2.5壓力分佈/22
2.5.1施加的壓力分佈/22
2.5.2彈性拋光盤回應/23
2.5.3流體動力/24
2.5.4力矩/26
2.5.5黏彈性和黏塑性拋光盤特性/29
2.5.6工件拋光盤失配/33
2.6確定性面形/54
參考文獻/57
第3章表面品質
3.1亞表面機械損傷/63
3.1.1壓痕斷裂力學/63
3.1.2研磨過程中的亞表面機械損傷/76
3.1.3拋光過程中的SSD/91
3.1.4蝕刻對SSD的影響/99
3.1.5最小化SSD的策略/107
3.2碎屑、顆粒和殘留物/108
3.2.1顆粒/108
3.2.2殘留物/110
3.2.3清潔策略和方法/112
3.3拜爾培層/114
3.3.1通過兩步擴散的鉀滲透/116
3.3.2化學反應性引起的鈰滲透/118
3.3.3拜爾培層和拋光工藝的化學結構機械模型/122
參考文獻/124
第4章表面粗糙度
4.1單顆粒去除功能/130
4.2拜爾培層特性/137
4.3漿料細微性分佈/138
4.4拋光盤機械性能和形貌/141
4.5漿料介面相互作用/144
4.5.1漿料島和μ-粗糙度/144
4.5.2漿料中顆粒的膠體穩定性/148
4.5.3拋光介面處的玻璃拋光生成物堆積/150
4.5.4拋光介面處的三種力/152
4.6漿料再沉積/154
4.7預測粗糙度/157
4.7.1集成赫茲多間隙(EHMG)模型/157
4.7.2島分佈間隙(IDG)模型/164
4.8降低粗糙度的策略/167
4.8.1策略1： 減少或縮小每粒子負載的分佈/167
4.8.2策略2： 修改給定漿料的去除函數/168
參考文獻/170
第5章材料去除率
5.1磨削材料去除率/173
5.2拋光材料去除率/178
5.2.1與宏觀普勒斯頓方程的偏差/178
5.2.2宏觀材料去除的微觀/分子描述/179
5.2.3影響單顆粒去除函數的因素/185
參考文獻/195
第Ⅱ部分應用——材料技術
第6章提高產量： 劃痕鑒定和斷口分析
6.1斷口分析101/200
6.2劃痕辨識/204
6.2.1劃痕寬度/205
6.2.2劃痕長度/206
6.2.3劃痕類型/207
6.2.4劃痕密度/208
6.2.5劃痕方向和滑動壓痕曲率/208
6.2.6劃痕模式和曲率/208
6.2.7工件上的位置/209
6.2.8劃痕辨識示例/209
6.3緩慢裂紋擴展和壽命預測/210
6.4斷裂案例研究/213
6.4.1溫度誘發斷裂/213
6.4.2帶摩擦的鈍性載荷/221
6.4.3玻璃與金屬接觸和邊緣剝落/223
6.4.4膠合導致碎片斷裂/225
6.4.5壓差引起的工件失效/226
6.4.6化學相互作用和表面裂紋/229
參考文獻/233
第7章新工藝及表徵技術
7.1工藝技術/236
7.1.1剛性與柔性固定塊/236
7.1.2淺層蝕刻和深蝕刻/240
7.1.3使用隔膜或修整器進行拋光墊磨損管理/241
7.1.4密封、高濕度拋光腔室/244
7.1.5工程過濾系統/244
7.1.6漿液化學穩定性/246
7.1.7漿料壽命和漿料回收/250
7.1.8超聲波拋光墊清洗/250
7.2工件表徵技術/252
7.2.1使用納米劃痕技術表徵單顆粒去除函數/252
7.2.2使用錐形楔片測量亞表面損傷/253
7.2.3使用特懷曼效應進行應力測量/255
7.2.4使用SIMS對拜爾培層進行表徵/255
7.2.5使用壓痕和退火進行表面緻密化分析/256
7.2.6使用靜態壓痕法測量裂紋發生和擴展常數/258
7.3拋光或研磨系統表徵技術/258
7.3.1使用SPOS分析的漿料PSD末端結構/258
7.3.2使用共焦顯微鏡測量拋光墊形貌/259
7.3.3使用zeta電位測量漿料穩定性/259
7.3.4紅外成像測量拋光過程中的溫度分佈/261
7.3.5使用非旋轉工件拋光表徵漿料空間分佈和黏彈性研磨盤回應/261
7.3.6使用不同盤面槽結構分析漿料反應性與距離/262
參考文獻/263
第8章新型拋光方法
8.1磁流變拋光/265
8.2浮法拋光/271
8.3離子束成形/273
8.4收斂拋光/275
8.5滾磨拋光/279
8.6其他子孔徑拋光方法/285
參考文獻/288
第9章抗鐳射損傷光學元件
9.1鐳射損傷前體/296
9.2減少鐳射光學元件中的SSD/300
9.3高級緩解過程/301
參考文獻/306
第Ⅰ部分基本相互作用——材料科學
第1章緒論
1.1光學製造工藝/2
1.2光學製造工藝的主要特點/5
1.3材料去除機制/8
參考文獻/10
第2章面形
2.1普勒斯頓方程/12
2.2普勒斯頓係數/13
2.3介面摩擦力/16
2.4運動和相對速度/18
2.5壓力分佈/22
2.5.1施加的壓力分佈/22
2.5.2彈性拋光盤回應/23
2.5.3流體動力/24
2.5.4力矩/26
2.5.5黏彈性和黏塑性拋光盤特性/29
2.5.6工件拋光盤失配/33
2.6確定性面形/54
參考文獻/57
第3章表面品質
3.1亞表面機械損傷/63
3.1.1壓痕斷裂力學/63
3.1.2研磨過程中的亞表面機械損傷/76
3.1.3拋光過程中的SSD/91
3.1.4蝕刻對SSD的影響/99
3.1.5最小化SSD的策略/107
3.2碎屑、顆粒和殘留物/108
3.2.1顆粒/108
3.2.2殘留物/110
3.2.3清潔策略和方法/112
3.3拜爾培層/114
3.3.1通過兩步擴散的鉀滲透/116
3.3.2化學反應性引起的鈰滲透/118
3.3.3拜爾培層和拋光工藝的化學結構機械模型/122
參考文獻/124
第4章表面粗糙度
4.1單顆粒去除功能/130
4.2拜爾培層特性/137
4.3漿料細微性分佈/138
4.4拋光盤機械性能和形貌/141
4.5漿料介面相互作用/144
4.5.1漿料島和μ-粗糙度/144
4.5.2漿料中顆粒的膠體穩定性/148
4.5.3拋光介面處的玻璃拋光生成物堆積/150
4.5.4拋光介面處的三種力/152
4.6漿料再沉積/154
4.7預測粗糙度/157
4.7.1集成赫茲多間隙(EHMG)模型/157
4.7.2島分佈間隙(IDG)模型/164
4.8降低粗糙度的策略/167
4.8.1策略1： 減少或縮小每粒子負載的分佈/167
4.8.2策略2： 修改給定漿料的去除函數/168
參考文獻/170
第5章材料去除率
5.1磨削材料去除率/173
5.2拋光材料去除率/178
5.2.1與宏觀普勒斯頓方程的偏差/178
5.2.2宏觀材料去除的微觀/分子描述/179
5.2.3影響單顆粒去除函數的因素/185
參考文獻/195
第Ⅱ部分應用——材料技術
第6章提高產量： 劃痕鑒定和斷口分析
6.1斷口分析101/200
6.2劃痕辨識/204
6.2.1劃痕寬度/205
6.2.2劃痕長度/206
6.2.3劃痕類型/207
6.2.4劃痕密度/208
6.2.5劃痕方向和滑動壓痕曲率/208
6.2.6劃痕模式和曲率/208
6.2.7工件上的位置/209
6.2.8劃痕辨識示例/209
6.3緩慢裂紋擴展和壽命預測/210
6.4斷裂案例研究/213
6.4.1溫度誘發斷裂/213
6.4.2帶摩擦的鈍性載荷/221
6.4.3玻璃與金屬接觸和邊緣剝落/223
6.4.4膠合導致碎片斷裂/225
6.4.5壓差引起的工件失效/226
6.4.6化學相互作用和表面裂紋/229
參考文獻/233
第7章新工藝及表徵技術
7.1工藝技術/236
7.1.1剛性與柔性固定塊/236
7.1.2淺層蝕刻和深蝕刻/240
7.1.3使用隔膜或修整器進行拋光墊磨損管理/241
7.1.4密封、高濕度拋光腔室/244
7.1.5工程過濾系統/244
7.1.6漿液化學穩定性/246
7.1.7漿料壽命和漿料回收/250
7.1.8超聲波拋光墊清洗/250
7.2工件表徵技術/252
7.2.1使用納米劃痕技術表徵單顆粒去除函數/252
7.2.2使用錐形楔片測量亞表面損傷/253
7.2.3使用特懷曼效應進行應力測量/255
7.2.4使用SIMS對拜爾培層進行表徵/255
7.2.5使用壓痕和退火進行表面緻密化分析/256
7.2.6使用靜態壓痕法測量裂紋發生和擴展常數/258
7.3拋光或研磨系統表徵技術/258
7.3.1使用SPOS分析的漿料PSD末端結構/258
7.3.2使用共焦顯微鏡測量拋光墊形貌/259
7.3.3使用zeta電位測量漿料穩定性/259
7.3.4紅外成像測量拋光過程中的溫度分佈/261
7.3.5使用非旋轉工件拋光表徵漿料空間分佈和黏彈性研磨盤回應/261
7.3.6使用不同盤面槽結構分析漿料反應性與距離/262
參考文獻/263
第8章新型拋光方法
8.1磁流變拋光/265
8.2浮法拋光/271
8.3離子束成形/273
8.4收斂拋光/275
8.5滾磨拋光/279
8.6其他子孔徑拋光方法/285
參考文獻/288
第9章抗鐳射損傷光學元件
9.1鐳射損傷前體/296
9.2減少鐳射光學元件中的SSD/300
9.3高級緩解過程/301
參考文獻/306
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