[发明专利]一种基于晶体氧化剂的LBO晶体抛光方法

说明书

本发明涉及一种基于晶体氧化剂的LBO晶体抛光方法，包括以下步骤：采用粒径小于W10的刚玉粉做磨料对LBO晶体进行研磨；采用粒径不大于1μm的氧化铈抛光液对LBO晶体进行粗抛光；采用粒径为50nm‑100nm的碱性胶体抛光液进行精抛光；将LBO晶体表面浸入有机溶剂，用超声波清洗机进行超声刻蚀处理；采用无水乙醇和乙醚混合液在沥青盘上对LBO晶体进行再次抛光。与现有技术相比，本发明在抛光过程中加入了晶体氧化剂，可以更加快速高效的抛光LBO晶体，同时搭配设计夹具可应用于低成本的双轴研抛机，适用于实验室及大批量加工。并且操作简便，可靠性强，适用于多种类似晶体研磨抛光，工艺流程所耗时间短，便于推广。

技术领域

本发明涉及LBO晶体加工技术领域，尤其是涉及一种基于晶体氧化剂的LBO晶体抛光方法，能够制备出非常低亚表面损伤、具有超光滑表面的LBO晶体。

背景技术

三硼酸锂(LiB3O5简称LBO)是由中科院物质结构研究所研制成功的一种合频晶体。密度为4.47g/cm3，熔点为834℃，属于正交晶体，可透光波段为160nm-2600nm，有效非线性系数相当于KDP的3倍，是一种非常优良的非线性光学材料。这种晶体的光学均匀性好，内部包络少，主要缺陷是位错、包裹物和扇形区域。激光损伤阈值高，离散度小，具有较宽的接收角度。光谱非临界相位匹配(NCPM)接近1300nm，因此LBO晶体成了人们在非临界相位匹配(NCPM)和折返调谐多波长光参量非线性光学等应用领域中的首选晶体。LBO晶体的机械性能良好，硬度适中，莫氏硬度为6，微潮解，所以它在近红外，可见光和紫外波段高功率脉冲激光器的倍频、合频、参量振荡和放大器件以及腔内倍频器件中有着广泛的应用前景。

由于LBO晶体硬度一般(莫氏硬度6)，因此在加工过程中非常容易引入划痕、凹坑等缺陷，这些缺陷通常又大部分隐藏于亚表面损伤层中，这将直接影响到晶体的加工质量。缺陷的存在使得晶体在接受激光照射或在晶体表面镀制功能薄膜时影响散射特性以及成膜质量，导致光学薄膜或器件的失效。因此，提高加工质量直接关系到LBO晶体的实际应用。

当前LBO晶体的主要加工方式有两种：一种是传统的加工方式，以游离磨料配合抛光盘进行抛光；一种是采用固结磨料进行研磨抛光。游离磨料的优点是可选材质比较多，但容易在加工过程中引入划痕，特别是像LBO这种莫氏硬度不高的材料，如果磨料选取不恰当，很容易在材料表面留下深浅不一的划痕。另外，在不断研磨抛光过程中一些细小的磨料还会引入到浅表层中。固结磨料和磨盘的研磨抛光方式虽然较少的引入凹坑以及磨料陷入等缺陷，但仍然存在划痕很难避免，很难到达非常高的表面粗糙度，亚表面损伤层依然存在。另外，加工工艺要求比较高对每道工序都有比较严格的规定，工艺参数需要严格遵守，否则在加工过程中很容易损伤晶体表面。由于固结磨料盘需要定制，加工成本相对比较高。

发明内容

本发明针对现有LBO晶体加工方式很难达到超光滑水平，即使表面粗糙度满足要求但亚表面损伤层依然存在状况，在现有双轴研抛机或环抛机的条件下，提供一种基于晶体氧化剂的LBO晶体抛光方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于晶体氧化剂的LBO晶体抛光方法，包括以下步骤：

1)采用粒径小于W10的刚玉粉做磨料在铜合金盘上对LBO晶体进行研磨；

2)采用粒径不大于1μm的氧化铈抛光液在沥青盘上对LBO晶体进行粗抛光，所述氧化铈抛光液的浓度在所述粗抛光过程中逐步降低；

3)采用粒径为50nm-100nm的碱性胶体抛光液在聚氨酯抛光垫对LBO晶体进行精抛光；

4)将LBO晶体表面浸入有机溶剂，用超声波清洗机进行超声刻蚀处理；

5)采用无水乙醇和乙醚混合液在沥青盘上对LBO晶体进行再次抛光。