随着光电子技术的发展,在新型的具有高性能、高精密、高集成的光电子系统中,采用光学玻璃和微晶玻璃等硬脆材料制造的非球面透镜的应用不断增多。众所周知,采用非球面透镜或反射镜有很多优,不但使光学设备的结构大为简化、重量减轻,而且能大大提高其光学性能。现在,在光学技术领域,广泛采用高精度低成本的非球面已成为势在必行的发展趋势。但是这种非球面透镜,要求具有很高的面形精度和超光滑的表面,因此高精度的镜面抛光技术是必不可少的。              

如浮在过去的几十年里,出现了许多抛光方法,如浮动抛光、磁性抛光、弹性溅射抛光、机械化学抛光、磁流变抛光、离子束抛光、应力盘抛光、计算机控制小具抛光等等,以适应各种光学材料超高精度、超光滑、无损伤的加工。但能用于光学玻璃非球面加工的方法并不多。在各种自动抛光方法中,计算机控制光学表面(CCOS) 成型技术近年应用较普遍,国内外都有成功的经验,是一种有效的抛光方法。在抛光工具上,学者们研究开发了利用各种材料和原理的抛光新技术。

在现有的抛光工艺中,由伦敦学院大学光学科学试验室和Zeeko 有限公司于2000 年联合研究的气囊式抛光技术是一种富于竞争性的制造技术,有必要加以研究和应用。这里以IRP2200 型为例,重点介绍抛光原理及其实用效果。笔者试作了试验装置,基于数控铣床的控制进行了气囊式抛光的初步试验,取得了高精度抛光的良好效果

气囊抛光所具有的运动方式能适应快速和精密抛光;气囊接触区的有效尺寸和抛光压力可独立的控制;根据抛光需要,可改变接触区的大小及充气压力的高低;气囊抛光是局部抛光,在抛光的局部接触区域内,由于气囊的柔性、抛光模和工件的面形一致,可以显著地改善抛光效果。气囊抛光的去除特性在数学上是易于处理的高斯函数。因此气囊式抛光方法适合平面、球面、非球面、甚至任意曲面的抛光(质量控制) 和修整(面形控制) 。

在非球面柔型抛光领域另一项新技术是磁流变抛光。磁流变抛光精加工技术是由美国纽约罗彻斯特大学光加工中心最早提出.该技术克服了传统光学抛光技术的许多限制,亦是一种可控的、确定性的方法,能够加工出高精度非球面,且适于中等批量生产。与传统方法相比,这一技术不但对操作者的操作技巧和知识要求不高，而且还能显著的缩短加工时间。用该技术生产的高质量非球面光学零件的面形精度达到λ/40。

    在磁流变研磨抛光装置中，一个抽液泵不断地从储液容器中抽出少量磁流变液体，并挤压输送到一个旋转轮中，旋转轮使液体进入到一条薄条带中，待加工的光学零件的一部分浸没在这条含磁流变液体的移动的长条带中。紧靠旋转轮的下面有一块特殊设计的磁铁，能产生强局部磁场。当磁流变液体流到这个磁场区时，在几毫秒就会很明显地边粘稠；而当液体离开这个磁场时，又恢复到原来状态。变稠的液体区域就是抛光工具。磁流变液体通过光学零件后，用另一个泵吸收并送回到储液器中。

抛光之前要执行一项试验程序。该程序可在研磨抛光时表征非球面的精确形状和磁流变液体抛光模的切削性质。在对给定的非球面透镜进行抛光时，需向系统软件提供该透镜的初始表面误差（透镜的目前形状和最后要求形状之间的差值）。软件利用这一信息生成一套指令，控制数控机床移动透镜。

在抛光过程中，抛光机旋转透镜到主轴上，使得光学零件的不同区域浸没在磁流变液体中。抛光机保持工件浸没到液体中深度为常数值。计算机程序控制这些运动的速度，以产生所需要的材料切削量。

加工过程起决定性作用，因为抛光设备性能是已知的，是不随时间改变的，因此控制研磨区加工时间是一个重要的因素，是唯一可变的参数，这是磁流变抛光的核心技术。

磁流变抛光是国外近年来新兴的一种光学非球面超精密加工方法,超声辅助磁流变抛光是在其基础上派生出来的新型抛光方法,它将电磁学、流变学、化学综合作用于光学加工中,可以实现对光学器件的高精密抛光。磁流变抛光为抛光区域可控的柔型抛光,在抛光表面不会产生亚表面破坏层,能很好的满足航空、航天、国防等领域光学器件的加工要求,有广阔的应用前景。 磁流变液的循环系统是超声辅助磁流变抛光设备的重要组成部分,一个稳定的磁流变液循环系统对于保持超声辅助磁流变抛光特性的稳定有重要的作用。

随着非球面光学零件加工技术的日趋成熟,高像质、重量轻和低成本的光学产品将走向市场,方便我们的工作与生活。