[发明专利]YAG板条激光晶体两平面平行度加工方法

说明书

一种YAG板条激光晶体两平面平行度加工方法，本发明克服了板条晶体长宽比大于20的两平面上下盘带来的形变问题，能加工出的Nd：YAG板条晶体的平行度＜2″。

技术领域

本发明涉及激光晶体光学冷加工领域，特别是一种YAG板条激光晶体两平面平行度加工方法。

背景技术

作为高功率板条激光器的核心工作元件，YAG板条激光晶体元件具有高透光率、均匀折射率、低激光阈值、耐冲击等优越的光学、机械和热性能特性，仍然是当前最重要、应用最广泛的固态激光器工作物质，大量用于军事、科研、医疗及工业激光器中，在需要高功率、高能量、开关和锁模超短脉冲激光等场合，更是首选的激光工作物质。

为了消除热透镜的影响，通常板条并不做成方形，而是将两个供振荡激光通过的端面切割成绕元件长轴倾斜的布儒斯特角，并将板条的两个全反射面也抛光，使得振荡激光在晶体内部通过两个全反射面的全内反射而呈“之”字形传播(Shoup M J等，J ApplOpt，1997，36：5827～5838)。板条激光晶体平行度加工精度直接影响到激光器的输出光束质量，随着板条激光器输出功率要求的不断提升，所需板条的几何尺寸越来越大，加工难度和质量要求也越来越高。对于典型的硬脆难加工晶体，如Nd：YAG晶体，莫氏硬度达到8.5，这类材料的弹性极限与强度极限非常接近，当材料所承受的载荷稍稍超过弹性极限时就会发生断裂破坏，加工表面容易产生微裂纹和凹坑，严重影响其表面质量和性能。其晶体结构属石榴石型，是自然界中仅次于金刚石、立方氮化硼的第三大硬脆材料，因此加工这种晶体比一般的光学材料更加困难。另外，板条Nd：YAG晶体是典型的超薄型光学零件，具有较大的长宽比(大于20)，结构刚性差，传统的上盘方式通常会带来非常大的加工变形。由于板条晶体特殊的外形结构，全反射面抛光面大，且呈非圆对称，全反射面高平行度加工难度非常大。

发明内容

本发明提供一种YAG板条激光晶体两平面平行度加工方法，该方法克服了板条晶体长宽比大于20的两平面上下盘带来的形变问题，能加工出的Nd：YAG板条晶体的平行度＜2″。

本发明的技术解决方案如下：

一种YAG激光晶体板条两平面平行度的加工方法，其特点在于该方法包括下列步骤：

1)YAG板条激光晶体的第一面单轴机加工：利用传统单轴机研磨抛光元件第一面，利用条纹干涉仪检测抛光后的第一面面形，当第一面光圈数为3～5时，进入下一步加工；

2)YAG板条激光晶体第一面环抛加工：通过陪抛片对环抛机进行校正，控制环境温度在20±2℃范围，利用环抛机对陪抛片进行抛光，通过激光干涉仪检测陪抛片的面形，当面形大于0.3λ时，继续抛光；当面形小于0.3λ时，校正完毕，立即取下陪抛片，对元件第一面进行环抛加工，利用激光干涉仪检测抛光后的第一面面形，当第一面的面形小于0.3λ时，进入下一步加工；

3)YAG板条激光晶体的第二面单轴机加工：将所述的YAG板条激光晶体的第一面真空吸附在光胶板上，该光胶板的面形应小于0.3λ，且平行度小于2″，利用传统单轴机研磨抛光YAG板条激光晶体的第二面，利用条纹干涉仪检测抛光后的第二面的面形和干涉条纹，当第二面光圈为3～5且干涉条纹数小于1时，进入下一步加工；

4)YAG板条激光晶体的第二面环抛加工：通过陪抛片对环抛机进行校正，控制环境温度在20±2℃范围，利用环抛机对陪抛片进行抛光，通过激光干涉仪检测陪抛片的面形，当面形大于0.3λ时，继续抛光；当面形小于0.3λ时，校正完毕，立即取下陪抛片，对元件第二面进行环抛加工，直至利用激光干涉仪检测抛光后的平行度＜2″时，完成环抛加工。

本发明的技术效果如下：

本发明结合传统单轴机与陪抛片校正环抛技术，克服了板条晶体长宽比大于20的两平面上下盘带来的形变问题，能有效的控制板条激光晶体的两平面平行度加工精度，同时获得高的面形质量，本发明能加工出的Nd：YAG板条晶体的平行度＜2″。