[发明专利]一种熔石英强激光光学元件超精密加工方法

说明书

本发明涉及强激光光学元件加工技术，针对现有技术加工周期长、效率低、加工精度不确定的问题，提供一种“超精密磨削→磁流变快速抛光→酸洗”为核心的熔石英强激光光学元件短流程低损伤高精度的超精密加工方法，实施步骤包括：对熔石英元件进行超精密磨削；对超精密磨削后的熔石英元件进行磁流变抛光修形；对磁流变快速抛光后的熔石英元件进行动态酸蚀刻，清洗并烘干；终检，完成对熔石英强激光光学元件的检验。本发明工艺流程简单、可操作性强、加工周期短，保证熔石英强激光元件表面精度的同时，实现了元件表面/亚表面低损伤，具有优良的抗激光损伤性能。

技术领域

本发明涉及强激光光学元件加工技术，具体涉及一种熔石英强激光光学元件超精密加工方法，实现熔石英元件短流程低损伤加工。

背景技术

强激光光学元件一般是指需要经受高能或高功率激光辐照的光学元件，具有高精度和高抗辐照损伤的特性。受高功率激光装置应用需求的驱动，强激光光学元件的超精密加工需求在不断增加。熔石英是高功率激光装置中应用最普遍的光学材料，具有化学性能稳定、透光性好、耐高温、耐辐射和抗激光损伤能力强等特点，被广泛应用于制备透镜、窗口和屏蔽片等强激光光学元件。随着强激光光学元件制造水平的不断发展，对石英玻璃的表面/亚表面质量要求也越来越高。

石英玻璃的硬度高、脆性大，属于典型的硬脆难加工材料。目前，熔石英强激光光学元件的典型加工流程遵循“磨削→研磨→抛光→酸洗”的工艺路线。然而，由于加工工艺过程的工序多，需要反复安装加工工具或者工件，不仅增加了成形加工的辅助时间，而且带来了较大的安装误差，大大降低了加工效率和制造精度。例如，传统的磨削难以控制加工的缺陷深度，光学元件表面成形精度低。研磨存在工人技术依赖性强、元件亚表面机械破碎缺陷多等问题。而在抛光中，抛光盘不可预测磨损、不可知匹配，抛光液成分浓度的变化以及抛光环境对表面完整性破坏的可能性较大，也表现出周期长、效率低、加工精度不确定以及加工结果不可预测的特点。不仅如此，研抛过程中反复交替的加工与检测工艺过程也会增加工件的加工周期。传统加工工艺难以满足强光光学元件制造的使用需求，因此需要通过改进各个工艺阶段，进一步合理优化强激光光学元件加工工艺路线。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术加工周期长、效率低、加工精度不确定的问题，提供一种“超精密磨削→磁流变快速抛光→酸洗”为核心的熔石英强激光光学元件短流程低损伤高精度的超精密加工方法，本发明为能满足熔石英强激光光学元件的高效高精度加工，引入超精密磨削和磁流变快速抛光两种新技术，省去研磨工序有效缩短元件加工周期，提高加工效率，在去除表面/亚表面破碎性缺陷的同时，能获得高精度的元件表面面形和表面粗糙度，具有工艺流程简单、可操作性强的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种“超精密磨削→磁流变抛光修形→酸洗”为核心的熔石英强激光光学元件短流程低损伤高精度的超精密加工方法：

一种熔石英强激光光学元件超精密加工方法，实施步骤包括：

1)对熔石英元件进行超精密磨削；

2)对超精密磨削后的熔石英元件进行磁流变抛光修形；

3)对磁流变快速抛光后的熔石英元件进行动态酸蚀刻，清洗并烘干；

4)对熔石英元件进行检验。

可选地，步骤1)中对熔石英元件进行超精密磨削时，采用工件自旋转磨削方式。

可选地，步骤1)中对熔石英元件进行超精密磨削的步骤包括：首先采用500#树脂基金刚石砂轮磨削进行多次磨削使得整个熔石英元件表面得到充分磨削；然后采用2000#树脂基金刚石砂轮磨削进行多次磨削，以实现指定的去除量。