光学精密零件是利用光的反射、折射、透射等特性实现光信号控制、成像或能量传递的关键组件，其核心特征是超高尺寸精度（微米级至纳米级）、极低表面粗糙度（纳米级）及严格的光学性能指标（如折射率均匀性、透过率、面型精度）。
光学精密零件的加工需经历 “粗加工→半精加工→精密加工→光学镀膜→检测” 五大阶段，各阶段工艺需严格控制误差，避免引入划痕、杂质等缺陷。以下是关键工艺的详细解析：
1. 基材选择与预处理（基础保障）
基材要求：需根据应用场景选择光学性能优异的材料，常见类型包括：
光学玻璃（如 K9 玻璃、石英玻璃）：透过率高（可见光区≥92%）、化学稳定性好，适用于透镜、棱镜；
光学晶体（如蓝宝石、硅晶体、锗晶体）：蓝宝石硬度高（莫氏 9 级）、耐磨损，适用于耐磨镜片；硅 / 锗晶体适用于红外光学零件（如红外测温仪镜头）；
光学塑料（如 PMMA、PC）：轻量化、易成型，适用于消费电子类低成本光学零件（如手机摄像头保护镜片）。
预处理工艺：对基材进行切割（金刚石锯片切割）、磨边（去除多余边角）、清洗（超声清洗 + 有机溶剂浸泡，去除油污和杂质），确保基材表面无损伤、无污染物。
2. 核心精密加工工艺（精度关键）
光学零件的精密加工以 “微米级 / 纳米级去除材料” 为核心，需使用专用设备和超硬工具（如金刚石工具），主要工艺包括：
（1）成型加工（非球面 / 复杂曲面零件）
工艺类型：模压成型（热压成型、冷压成型）、注塑成型（适用于塑料零件）、金刚石车削（单点金刚石车削 SPDT）。
原理与优势：
模压成型：将加热软化的光学玻璃 / 晶体压入高精度模具（模具精度≤0.1μm），一次成型非球面等复杂曲面，效率高、一致性好，适用于批量生产（如手机镜头非球面镜片）；
单点金刚石车削：用天然金刚石刀具直接切削金属或塑料基材（如铝合金反射镜、PMMA 透镜），加工精度可达纳米级，适用于中小批量复杂曲面零件。
（2）研磨与抛光（平面 / 球面零件核心工艺）
研磨阶段：使用磨料（如碳化硅、氧化铝）和研磨盘，通过机械摩擦去除基材表面多余材料，将表面粗糙度降至 Ra0.1-0.5μm，尺寸误差控制在 ±0.005mm 以内，为抛光做准备。
抛光阶段：采用更精细的磨料（如二氧化硅、金刚石微粉）和软质抛光垫（如聚氨酯垫），结合化学腐蚀作用（化学机械抛光 CMP），进一步降低表面粗糙度至 Ra≤0.01nm，同时修正面型精度至 λ/20-λ/50。例如，光学玻璃透镜的抛光需持续数小时至数十小时，确保无划痕、无麻点。
（3）精密切割与打孔（微小零件 / 特殊结构）
针对光纤连接器、光阑等含微小孔径（孔径 0.1-1mm）的零件，需采用激光切割（紫外激光、飞秒激光）或超声波切割，避免机械加工导致的边缘崩裂；
切割精度可达 ±0.001mm，孔径圆度误差≤0.0005mm，确保光信号传导无遮挡。
3. 光学镀膜（提升光学性能）
大部分光学零件需通过镀膜实现特定功能（如增透、反射、分光），核心镀膜工艺包括：
真空蒸镀：在高真空环境下（真空度≤10⁻⁴Pa），将镀膜材料（如 MgF₂、TiO₂、Al）加热蒸发，沉积在零件表面形成薄膜（膜厚 10-1000nm），适用于增透膜、反射膜；
离子溅射镀膜：利用高能离子轰击镀膜材料靶材，使靶材原子溅射并沉积在零件表面，形成的膜层致密性好、附着力强，适用于耐磨增透膜（如手机摄像头镜片镀膜）；
镀膜精度控制：膜厚误差需≤5nm，膜层均匀性≤±2%，确保光学性能稳定（如增透膜需将反射率从 4% 降至 0.5% 以下）。
