隨著科學技術和信息化的迅猛發展 ,紅外光學 系統得到了飛速發展及廣泛應用。紅外光學元件主要包括紅外晶體類軟脆性材料光學元件和玻璃、SiC 等硬脆性材料光學元件 ,其中紅外晶體類光學元件在高通量的運行條件下 ,晶體內的自發 Raman 散射光通過表面時會得到放大。因此 ,晶體作為優質的非線性光學材料 ,被廣泛地應用于紅外光電儀器等 非線性光學領域。由于晶體材料本身具有質軟、易潮解、脆性高、對溫度變化敏感、易開裂等一系列不易于加工的特點 ,而且加工周期很長 ,因此被公認為是最難加工的光學元件 ,光學元件古典加工方法已不適于加工高精度的晶體材料光學元件。20 世紀 60 年代 ,為解決軍用紅外光學系統高精度晶體類光學元件的超精密加工問題 ,美國國防科研機構率先開發了單點金剛石刀具超精密切削技術 ,簡稱 SPD T 技術 (Single Point Diamond Turn2 ing) ,以滿足國防和尖端技術發展的需求。采用該項技術加工晶體類光學元件 ,可以保證晶體類光學元件的高精度面形加工質量 ,有利于提高激光破壞閾值 ,避免研磨拋光時使用的磨料嵌入 ,從而有效地 減輕粗加工階段在晶體表面形成的亞表面損傷。經過近年來的不斷發展及創新 ,這項技術已廣泛用于多種高精度光學元件的加工 ,在紅外生產技術領域 及其他光電行業得到廣泛的推廣和應用。

單點金剛石精密數控車削技術是在計算機控制 下采用天然單晶金剛石刀具 ,在對機床和加工環境進行精確控制的條件下 ,直接車削加工出符合光學質量要求的非球面光學零件。單晶金剛石刀具與有色金屬親和力小 ,其硬度、耐磨性以及導熱性都非常優越 ,且刀具刃口極為鋒銳 ,刃口半徑為 0. 5～0.01μm ,車削時金剛石刀具與工件單點或接近單點接觸 ,切削深度多在 1nm 至數微米。該技術主要用于加工中小尺寸、中等批量的紅外晶體和金屬材料的光學零件 ,其特點是生產效率高、加工精度高、重復性好、適合批量生產、加工成本比傳統的加工技術明顯降低。采用該項金剛石車削技術加工出來的光學零件直徑在 120mm 以下 ,面形精度可達到 l/ 2 ～ 1 l , 表面粗糙度的均方根值為 0. 02～0. 06mm。目前 ,采用單點金剛石車削技術可以加工的材料有 :紅外光學晶體 (單晶鍺、硒化鋅、硫化鋅、砷化鎵、氯化鈉、鈮酸鋰、氟化鈣、KDP 晶體等) 、有色金屬、塑料、無電鎳、鈹銅、鍺基硫族化合物玻璃等。上述材料均可直接達到光學表面質量的要求。此技術還可加工玻璃、鈦、鎢等材料 ,但目前還不能直接達到符合質量要求的光學鏡面 ,需要進一步研磨和柔性拋光。

采用單點金剛石精密數控車削技術加工的球面和非球面光學零件在軍用和民用光電產品上的應用相當廣泛 ,如攝影鏡頭和取景器、變焦鏡頭、電影放影鏡頭、錄像機鏡頭、衛星紅外望遠鏡、條形碼讀出頭、光纖通信接頭等。在當今的日常消費品中 ,該技術常被用于加工有機玻璃和各種塑料 ,如大型投影 電視屏幕、照相機的塑料鏡片以及樹脂隱形眼鏡鏡片等。另外 ,采用該技術還可用來加工各種光學零件的成型模具和光學零件機體 ;與離子束拋光技術相結合 ,可以加工高精度非球面光學零件 ;與鍍硬碳 膜工藝和環氧樹脂復制技術相結合 ,可生產較為便宜的精密非球面反射鏡和透鏡。如果在金剛石車床上增加磨削附件或采用陶瓷刀具、安裝精密夾具和采用在 - 100°C 低溫進行金剛石切削等措施 ,其加工性能會更好 ,應用范圍還可進一步擴大。