光学元件加工的四大难点——小、大、硬、精，可以说既是光学加工需要攻克的难点，也是其重要的发展方向。今天来介绍第三个——硬。

光学加工四大突破口之三：“硬”—硬质光学晶体

碳化硅（SiC）的莫氏硬度为9.5，密度低、膨胀系数低，是各向同性的六角晶体，为新兴的航天光学材料。蓝宝石/红宝石（Al2O3）的莫氏硬度为9，是各向异性的六方晶体，为贵重的光学材料。红宝石是固体激光器发光物质，蓝宝石与红宝石是红外窗材料，蓝宝石同时又是很好的衬底材料。蓝宝石的折射率高、硬度高、色彩艳丽，又是贵重的装饰品及“永不磨损”的高档表面材料。掺钕钇铝石榴石（YAG）的莫氏硬度为8~8.5，是近红外固体激光物质材料。石英晶体（SiO2）的莫氏硬度为7，是各向异性六方晶体，为紫外与红外领域的优质光学材料。目前最热门的是碳化硅和红、蓝宝石的光学加工。

-磁流变抛光机加工碳化硅元件-

SiO2 材料的熔制、表面改性与光学加工在我国尚处于开发研究阶段。上海硅酸盐研究所、西安光机所、上海技物所与南京天文光学技术研究所的攻关研究已经取得可喜进展。目前，我国已经研制出口径为520 mm的SiO2成像非球面镜，正向口径为800 mm的方向发展。

蓝宝石硬度高，加工方法特殊，工艺方法有很多创新，重点是在精磨抛光上。磨料和抛光料可以用金刚石研磨膏或金刚石微粉，其粒度为w1，w0.5，w0.25；也可以用金刚石微粉抛光皮。磨模抛光模可以用钢模、金刚石模、树脂铜模或宝石模。此外，SiO2 化学抛光液也可以取得很好的效果。

-小磨头抛光蓝宝石工件-

无论是碳化硅、石英，还是蓝宝石，使用卓精艺的超精密光学智能抛光装备（小磨头、磁流变、离子束、超光滑）都能实现纳米精度加工，之前的几篇文章我们详细介绍过这两种材料，大家感兴趣的话可以点击查看。

→《第三代半导体产业发展的重要基础材料——碳化硅》

→《揭秘：不可或缺的光学材料——石英玻璃》

→《集优良光学性能、物理性能和化学性能于一体的蓝宝石》

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