大口徑光學鏡頭中的4米量級碳化硅反射鏡是怎樣“煉”成的
來源：m.czpcb.com.cn 發布時間：2023年07月27日
在2018年7月，中國科學院長春光學精密器械與物理研究所完成了4.03米大口徑碳化硅反射鏡研制，它也是目前為止世界上口徑最大的單體碳化硅反射鏡。 4米量級碳化硅反射鏡的研制成功，不僅標志著我國光學系統先進制造能力達到國際先進水平，也為我國大口徑光電裝備跨越升級奠定了堅實基礎。
站在4米碳化硅反射鏡旁邊，頓時感覺自己很渺小。反射鏡像一個巨大的圓環形圓盤，鏡面在燈光的照射下閃閃發亮，猶如剛出生嬰兒的眼睛一般閃亮。如果把這只大眼睛裝到望遠鏡里，將極大的提升望遠鏡的分辨率。那么這只美麗的大眼睛是怎樣煉成的呢？
大口徑光學反射鏡是高分辨率空間對地觀測、深空探測和天文觀測系統的核心元件，其制造技術水平是衡量一個國家高性能光學系統研制水平的重要標志。
大口徑光學反射鏡的制造難度主要集中在反射鏡鏡坯制造、反射鏡光學加工等制造工藝環節。如何把碳化硅粉末最終變成高剛度、高面形精度的4米反射鏡？讓我們一起來看一下科研人員如何像變魔術一樣，化腐朽為神奇吧。
制造碳化硅反射鏡的第一步，就是將碳化硅粉末燒制成整體的反射鏡鏡坯。4米碳化硅反射鏡絕不僅僅是看著美麗，要想能夠實際工程化應用，必須達到并保持極高面形精度（RMS值優于20nm），而這種高精度面形的保持正是依賴于反射鏡“強健的筋骨”——碳化硅陶瓷鏡坯。
國際上常用的反射鏡基體材料有石英玻璃、微晶玻璃、碳化硅、金屬鈹，以及碳纖維/碳化硅復合材料等。與其他材料相比，碳化硅具有更大的比剛度（E/ρ）和熱穩定性(λ/α)，這使得在實現同樣的光學口徑和精度要求下，碳化硅反射鏡具有更小的重量和更優的熱穩定性，因此碳化硅也成為大口徑反射鏡鏡坯材料中的佼佼者。
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站在4米碳化硅反射鏡旁邊，頓時感覺自己很渺小。反射鏡像一個巨大的圓環形圓盤，鏡面在燈光的照射下閃閃發亮，猶如剛出生嬰兒的眼睛一般閃亮。如果把這只大眼睛裝到望遠鏡里，將極大的提升望遠鏡的分辨率。那么這只美麗的大眼睛是怎樣煉成的呢？
大口徑光學反射鏡是高分辨率空間對地觀測、深空探測和天文觀測系統的核心元件，其制造技術水平是衡量一個國家高性能光學系統研制水平的重要標志。
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制造碳化硅反射鏡的第一步，就是將碳化硅粉末燒制成整體的反射鏡鏡坯。4米碳化硅反射鏡絕不僅僅是看著美麗，要想能夠實際工程化應用，必須達到并保持極高面形精度（RMS值優于20nm），而這種高精度面形的保持正是依賴于反射鏡“強健的筋骨”——碳化硅陶瓷鏡坯。
國際上常用的反射鏡基體材料有石英玻璃、微晶玻璃、碳化硅、金屬鈹，以及碳纖維/碳化硅復合材料等。與其他材料相比，碳化硅具有更大的比剛度（E/ρ）和熱穩定性(λ/α)，這使得在實現同樣的光學口徑和精度要求下，碳化硅反射鏡具有更小的重量和更優的熱穩定性，因此碳化硅也成為大口徑反射鏡鏡坯材料中的佼佼者。
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