[发明专利]一种激光发生器反射板制作方法

说明书

本发明公开了一种激光发生器反射板制作方法，在铜基体上利用物理气相沉积在惰性气体保护气氛下沉积一层纳米厚度的纯铬薄膜，再在纯铬薄膜上用物理气相沉积法沉积一层微米厚度的纯铝薄膜，最后通过反应蒸镀法、多弧离子束氧化或阳极氧化等方法在纯铝薄膜表面制备作为反射层的三氧化二铝薄膜，完成激光发生器反射板制作；采用本方法制作工艺稳定，对工件的热应力变形小，本发明制备的激光发生器反射板热稳定性强、光学性能优异，激光反射率能够达80～95％；其最薄弱界面结合力高于500MPa，使用寿命达到2～4年。

技术领域

本发明属于激光发生器设备领域，涉及一种激光发生器反射镜制作方法，具体涉及一种激光发生器反射板制作方法。

背景技术

激光拥有高能量密度以及优异的光学相干性等优点，因此在工业、信息、军事等领域都有广泛的应用。激光从发生器的谐振腔产生到输出过程中需要大量激光反射镜，其反射镜的激光反射效率、热性能、微观结构、缺陷及晶向等决定了大功率激光器的功率与服役寿命。三氧化二铝在可见～红外波段无吸收峰，同时拥有良好的机械和热学性能，使三氧化二铝薄膜成为激光器反射镜的理想材料，且使用铜表面镀三氧化二铝膜，保证激光反射率的同时具备优良稳定的热性能。

目前，铜基体表面镀三氧化二铝薄膜的工艺局限导致铜基底与三氧化二铝薄膜之间的结合不够牢固，同时三氧化二铝膜的表面形貌与厚度不完全可控。这些缺陷促使激光全反射镜表面三氧化二铝薄膜在服役时容易出现反射率降低，而且在服役过程中由于吸收光子发热，使三氧化二铝薄膜反射层从铜基底上脱落。增强三氧化二铝反射层与基底之间的界面结合力，同时控制三氧化二铝的生成过程以达到预期的厚度与表面形貌是目前迫切需要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铜基体表面沉积三氧化二铝薄膜的激光发生器反射镜的制备方法，采用该方法制备的反射镜对CO₂激光发生器10.6μm波长的激光反射率可以达到70～90％，使用温度能够达到450～500℃，三氧化二铝薄膜与铜基底界面最低结合强度能够达到500MP，使用寿命达到2～4年。

本发明通过以下技术方案实现：

一种激光发生器反射板制作方法，其特征在于，通过该方法制成的反射板由铜基体、纯铬层、纯铝层和作为反射层的三氧化二铝薄膜组成四层结构，具体制作步骤如下：

步骤一、铜基体预处理，先对铜基体进行表面打磨抛光，然后进行清洗，得到预处理后的铜基体；

步骤二、镀铬，通过物理气相沉积镀铬，在铜基体表面镀上纳米级厚度的纯铬层，形成镀铬层；

步骤三、镀铝，通过物理气相沉积镀铝，在纯铬层表面镀上微米级厚度的纯铝层，形成镀铝层；

步骤四、氧化，对纯铝层表面进行氧化处理，使纯铝层表面生成作为反射层的三氧化二铝薄膜；

步骤五、通过去应力退火消除步骤二到步骤四中产生的内应力，即完成激光发生器反射板的制作。

作为改进，所述铜基体为纯铜基体或铜合金基体。

作为改进，所述作为反射层的三氧化二铝薄膜为α晶型三氧化二铝薄膜。

作为改进，步骤一中，对铜基体先进行机械抛光后再进行化学抛光，机械抛光后，铜基体表面均方根粗糙度小于20nm，化学抛光后，铜基体均方根表面粗糙度为小于1nm。

作为改进，步骤二中，镀铬采用的物理气相沉积法为电阻真空蒸镀、磁控溅射和多弧离子束溅射方法中的任意一种；步骤三中，镀铝采用的物理气相沉积法为高频感应加热蒸发镀、磁控溅射和多弧离子束溅射方法中的任意一种。

作为改进，步骤二中，通过物理气相沉积法得到的镀铬层，镀铬层厚度为5～100nm，镀铬层的均方根表面粗糙度为小于10nm。