[发明专利]一种掺钕激光晶体的环形抛光工艺

说明书

技术领域

本发明涉及光学元件精密加工领域，具体涉及一种掺钕激光晶体的环形抛光工艺。

背景技术

掺钕钒酸钇（Nd:YVO₄）和掺钕氟化锂钇（Nd:YLF）都是性能优良的掺钕激光晶体，广泛用于各类激光器中。掺钕钒酸钇（Nd:YVO₄）和掺钕氟化锂钇（Nd:YLF）晶体与非线性晶体配合使用，可以制成输出近红外、绿色到紫外线等类型的全固态激光器。为保证全固态激光器件的的性能，减少反射损伤和提高器件的损伤阈值，对掺钕激光晶体表面的完整性和精度提出严格要求——即好的光洁度、亚纳米级粗糙度和高面形度。

掺钕钒酸钇（Nd:YVO₄）和掺钕氟化锂钇（Nd:YLF）的传统抛光工艺一般是在二轴机上以沥青为抛光模，配合钻石抛光粉或氧化铈进行加工。但是，以沥青抛光模有自身的缺陷，例如，沥青熔点低，对室温要求苛刻；沥青开槽时，粉尘大、有毒，不适合安全生产；再如，抛光模易变形，难以保证高平面度，每次使用前都需要重新修正抛光模面形，耗时耗力。钻石粉莫氏硬度为10，容易造成掺钕钒酸钇（Nd:YVO₄）晶体表面亚损伤，进而影响损伤阈值等；以氧化铈为主的稀土金属抛光粉价格贵，抛光后，掺钕激光晶体表面光洁度不好等。

大连淡宁实业发展有限公司的郑琛在“钒酸钇单晶片的批量加工工艺”中公开一种钒酸钇（YVO₄）单晶片的批量加工工艺，文中概括了钒酸钇定性、切割、粗磨和抛光的工艺内容。钒酸钇（YVO₄）晶体与掺钕钒酸钇（Nd:YVO₄）晶体的光学冷加工流程性质有一定的相似性，但是抛光工艺是不同的，抛光钒酸钇（YVO₄）的硅溶胶的浓度、PH和粒径与掺钕钒酸钇（Nd:YVO₄）的不同。此外，文中没有提及所用的抛光模，具体抛光工艺参数等。此外，应用领域完全不同，钒酸钇（YVO₄）是双折射晶体，掺钕钒酸钇（Nd:YVO₄）是激光晶体。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：为掺钕激光晶体（主要包括掺钕钒酸钇和掺钕氟化锂钇）提供一种抛光工艺，其过程以环形抛光机为载体，取代沥青抛光模，改用平面度高、环保的聚氨酯抛光垫，循环使用一定浓度、PH和粒径的硅溶胶抛光液，从而保证掺钕激光晶体抛光表面较好的光洁度、亚纳米级粗糙度和平面度，也增强了掺钕激光晶体的光学性能。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种掺钕激光晶体的环形抛光工艺，将掺钕激光晶体进行合理的粘结排列，在环形抛光机上，配合聚氨酯抛光垫，循环利用硅溶胶抛光液进行抛光，所述的掺钕激光晶体主要是指掺钕钒酸钇（Nd:YVO₄）和掺钕氟化锂钇（Nd:YLF），所述的聚氨酯抛光垫的填充物为氧化铈，肖氏硬度在75~80A；聚氨酯抛光垫粘结在平面度达到±1秒的硬铝抛光盘上；修平聚氨酯抛光垫所采用的是金刚丸片（规格2000#），所述的硅溶胶抛光液主要规格参数如下：硅溶胶抛光液主要规格参数: SiO₂含量为35-40%、平均粒径为70-80nm、PH值为9.8-10.2、比重为1.30、密度为1.15±0.05g/ml。所述的环形抛光工艺其它参数为：主轴转速20-40rpm；摆轴转速为5-10rpm；压力25-30MPa。

本发明的有益效果：为掺钕激光晶体（主要包括掺钕钒酸钇和掺钕氟化锂钇）提供一种清洁、环保的抛光工艺，它替代了传统的沥青抛光模和抛光粉，采用平面度高、环保的聚氨酯抛光垫，循环使用特定规格的硅溶胶，使得掺钕激光晶体抛光表面的光洁度达到40/20、粗糙度小于1nm，平面度达到λ/6以上，从而增强了掺钕激光晶体的激光性能。

具体实施方式：

 实施例1：掺钕钒酸钇晶体环形抛光工艺：将硬铝抛光盘磨平，平面度达到1秒。贴上聚氨酯，在环形抛光机上用2000#金刚丸片修平，所需时间30min。掺钕钒酸钇规格15mm*15mm*2 mm，按照方形粘结排列在K9玻璃板上。载入环形抛光机，启动机器，循环使用硅溶胶抛光液。硅溶胶抛光液规格含量40%，平均粒径74nm，PH值10，比重1.30，密度1.14g/ml。抛光机主轴转速25rpm，摆轴转速6rpm，压力26MPa，抛光时间1h。

实验检测结果：通过200倍显微镜和Zygo干涉仪检测，得到掺钕钒酸钇晶体光洁度40/20，粗糙度0.7nm，平面度λ/8。