噴流拋光

噴流拋光（fluid-jet polishing, FJP）被譽為光學加工行業的革命性新技術[1-3]。這種技術被視為顛覆了傳統的光學加工行業[2，3]。噴流拋光以非常簡便的方式和很低的成本使光學加工達到了前所未有的且遠超出傳統拋光技術所得到的光學表面精度。這項技術還適合產生大面積特殊圖案的光學表面或者按照預設的目標面生成任意面形的光學表面，特別是用在對含多個膠合界面的光學組合器件的複雜累積誤差的修正等 [３]。這些特殊的功能在以前幾乎是不可能的。這項技術的研發成功使得以前極難的超高精度的光學部件的加工以及幾乎不可能的任意面形和圖案的光學表面的產生變成了很方便的日常工作。

雖然最初的概念是由荷蘭的女博士Silvia Booij在其博士論文中提出的，但真正首個開發成功並用來加工出超高精度的光學部件而且使之產業化的是位於加拿大安大略省渥太華的LightMachinery公司開發的噴流拋光技術和設備[4]。LightMachinery的噴流拋光技術的研發工作主要是由華人工程師黃智完成的[1，4]。它可以日常性地加工出誤差（峰-谷差）小至6納米即光學行業所說的1/100波長（632.8nm波長）的表面面形精度和約為1/1000波長的標準偏差（均方根精度，RMS）的10厘米x10厘米大小以內的超高精度的光學部件。對50毫米X 50毫米大小的平面光學部件，LightMachinery的噴流拋光甚至可以達到峰-谷差為3納米（1/200波長）的絕對誤差之超高精度[3]。LightMachinery還加工出很多特殊圖案和任意面形的光學表面[3]。噴流拋光比以前的磁流變加工技術（magnetorheological finishing）的精度要高几倍並且要遠比其方便。目前此項成功的技術由 LightMachinery 公司獨享，但對所有顧客提供加工服務。

噴流拋光的基本原理是：將拋光液在一定壓力下經過噴嘴以噴流的方式垂直作用到光學部件表面上以去除少量材質，通過控制可將這種去除量控制在納米量級；通過光學表面的目前狀態與目標面對比計算出不同部位所需的去除量； 然後用計算機控制噴嘴掃描光學表面以實現預期的不同部位的不同去除量。這種機理和當前很熱門的3D打印概念很相似，但卻是逆向的，可以簡單地理解成3D去除。這樣就能「隨心所欲」地加工任意面形或者超高精度的光學部件。

參考文獻

1.中國《科技日報》2009年9月15號第8版 「 「顛覆」光學加工行業的新技術」，記者毛黎。

2. <<Laser Focus World>>雜誌2007年3月期封面故事報道「Fluid-jet polisher is deterministic」，P15-16, 記者 John Wallace。

3. LightMachinery公司網頁： http://www.lightmachinery.com/Fluid-Jet-Polishing.html（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）.

4. Zhi Huang (黃 智) et al，US Patent 7,455,573 B2, 「Fluid jet polishing with constant pressure pump」。