[发明专利]一种提高氟化钙晶体光学元件激光损伤阈值的表面处理方法

说明书

本发明公开一种提高氟化钙晶体光学元件激光损伤阈值的表面处理方法。所述提高氟化钙晶体光学元件激光损伤阈值的表面处理方法，包括如下步骤：步骤A：对氟化钙晶体光学元件的表面进行HNO₃溶液酸洗；步骤B：氟化钙晶体光学元件酸洗完成后，放入超纯水中超声清洗。

技术领域

本发明涉及氟化钙晶体光学元件加工领域，具体而言，涉及一种提高氟化钙晶体光学元件激光损伤阈值的表面处理方法。

背景技术

CaF₂是一种非常重要的光功能晶体，具有良好的光学性能、机械性能和化学稳定性，可以用做光学晶体、激光晶体和无机闪烁晶体。氟化钙透光范围宽(125～10000nm)，自真空紫外至中红外波段被广泛地用作光学介质。在紫外和可见波段，CaF₂晶体由于特殊的折射系数与相对色散值，成为复消色差透镜理想的光学材料。由于CaF₂单晶具有紫外透光性能良好、抗激光损伤阈值高、应力双折射低及折射率高等优点，所以成为研究深紫外准分子激光光刻技术的优选材料。

氟化钙作为软脆性晶体，硬度小，热膨胀系数高，加工难度较大，导致在研磨和抛光过程中易产生表面结构性缺陷和残留物嵌入，形成亚表面缺陷。现有技术中，对氟化钙晶体的表面加工处理工艺一般采用传统机械抛光、化学机械抛光、磁流变抛光和离子束刻蚀。传统的机械抛光和磁流变抛光可以使样品的表面粗糙度达到很高的精度，却不能很好的处理表面加工引入污染物，而离子束刻蚀工艺，操作流程步骤较多，不易操作，即这些处理方法均存在一定的弊端，不易得到高激光损伤阈值的氟化钙晶体。

为了提高氟化钙晶体的抗激光损伤性能，本发明通过酸洗的方式去除亚表面的缺陷层及表面污染物，然而，针对氟化钙光学晶体的酸洗工艺目前尚处于空白状态。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高氟化钙晶体光学元件激光损伤阈值的表面处理方法，该方法操作步骤简单，操作条件温和便于控制，可以通过在氟化钙晶体光学元件表面进行低材料祛除量，并得到高激光损伤阈值、低粗糙度的氟化钙晶体光学元件。而且，此方法的简单易操作性，可以实现重复操作、操作成本低，具有较强的应用意义。

本发明提供一种提高氟化钙晶体光学元件激光损伤阈值的表面处理方法，包括如下步骤：

步骤A：对氟化钙晶体光学元件的表面进行HNO₃溶液酸洗；

步骤B：氟化钙晶体光学元件酸洗完成后，放入超纯水中超声清洗。

较佳地，所述步骤(A)中，HNO₃溶液的浓度是0.05-3.0mol/L，优选为0.1-1mol/L；酸洗时间是1-60min，优选为30-40min；温度是10-40℃，优选为20-30℃。

较佳地，所述步骤(B)中，超纯水超声清洗的超声时间是1-20min，优选为2-10min；温度是10-40℃，优选为20-30℃。

较佳地，氟化钙晶体光学元件在使用HNO₃溶液酸洗前，使用优级纯酒精进行超声清洗。

较佳地，所述优级纯酒精超声清洗的超声时间是1-10min，优选为2-5min；所述温度是10-40℃，优选为20-30℃。

较佳地，氟化钙晶体光学元件使用超纯水进行超声清洗后，在超净间吹干水分，并用无尘布擦去多余水渍，然后封装。

较佳地，所述超净间的温度是10-40℃，优选为20-30℃。

本发明的氟化钙晶体光学元件的表面处理方法实现了高阈值，低粗糙度的效果。

附图说明

图1为实施例2晶体元件表面的原子力显微镜图；

图2为实施例1晶体元件表面的原子力显微镜图；

图3为实施例2晶体元件的激光损伤阈值；