[發(fā)明專利]一種磷酸二氫鉀類晶體光學(xué)表面平坦化的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710265058.2
• 申請(qǐng)日: 2017-04-21
• 公開（公告）號(hào): CN106835035B
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉衛(wèi)國(guó);周順;王泉;葛少博;惠迎雪;蔡長(zhǎng)龍;陳智利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C14/34
• 分類號(hào): C23C14/34;C23C14/10;C23C14/18;C30B33/00;C30B29/14
• 代理公司: 西安新思維專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

本發(fā)明涉及光學(xué)元件表面平坦化方法。本發(fā)明主要針對(duì)單點(diǎn)金剛石車床車削后的磷酸二氫鉀（KH₂PO₄又稱KDP）非線性光學(xué)晶體材料作為加工對(duì)象，采用離子束濺射沉積的方法在磷酸二氫鉀光學(xué)晶體材料的光學(xué)表面沉積一層硅或者二氧化硅或者二氧化硅與硅的復(fù)合薄膜，再經(jīng)真空冷卻后在磷酸二氫鉀光學(xué)晶體材料表面形成一層表面粗糙度較低的硅薄膜或二氧化硅薄膜或二者組成的復(fù)合薄膜，薄膜層的上表面為平坦化表面。本發(fā)明在磷酸二氫鉀表面形成一層機(jī)械性能良好、性質(zhì)穩(wěn)定、表面粗糙度低且致密的硅薄膜或二氧化硅薄膜或二者的復(fù)合薄膜，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，在低溫真空環(huán)境就能在磷酸二氫鉀表面獲得較好的平坦化效果，對(duì)后期磷酸二氫鉀類晶體的離子束拋光作了良好的鋪墊。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)元件表面平坦化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種磷酸二氫鉀（KH₂PO₄）類晶體光學(xué)表面平坦化的方法。

背景技術(shù)

磷酸二氫鉀（KH₂PO₄又稱KDP）是一種良好的非線性光學(xué)材料、壓電材料，其具有較大的非線性光學(xué)系數(shù)，較低的光學(xué)吸收系數(shù)和較高的激光損傷閾值。其廣泛用于高功率激光系統(tǒng)受控?zé)岷朔磻?yīng)、核爆模擬等，它是唯一可用于慣性約束核聚變ICF激光工程的晶體材料，主要是用作倍頻，光電調(diào)制和作為電光開關(guān)。

但是，磷酸二氫鉀（KH₂PO₄）類晶體具有易脆、易潮解、熱膨脹系數(shù)大、對(duì)溫度變化敏感等特點(diǎn)，給高質(zhì)量的加工帶來(lái)了極大的困難，成了目前被公認(rèn)的最難加工的光學(xué)零件之一。對(duì)磷酸二氫鉀（KH₂PO₄）類晶體光學(xué)晶體零件，如果不消除其周期性的小尺度波紋等缺陷，其表面粗糙度達(dá)不到要求，會(huì)影響到零件的通光性能，造成光在光路中以散射或其它形式的消耗，從而使得激光打靶時(shí)激光輸出能量及能量密度低，不能很好地發(fā)揮磷酸二氫鉀（KH₂PO₄）晶體的優(yōu)勢(shì)。

目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用于磷酸二氫鉀（KH₂PO₄）類晶體的加工拋光方法有單點(diǎn)金剛石車削( SPDT) 、超精密磨削、磁流變拋光、晶體微水霧溶解拋光等，這些方法都不可避免地給磷酸二氫鉀（KH₂PO₄）類晶體造成一定程度的亞表面損傷，進(jìn)而影響其在光學(xué)工程中的作用。而在眾多的加工方法中主流的加工方法是單點(diǎn)金剛石車削，其產(chǎn)生的小尺度波紋，會(huì)影響磷酸二氫鉀（KH₂PO₄）晶體的光學(xué)表面質(zhì)量。并且為后期進(jìn)一步的拋光工藝帶來(lái)難度從而無(wú)法保證表面質(zhì)量。

旋涂作為一種重要的工藝技術(shù)，在許多工業(yè)領(lǐng)域中都有應(yīng)用，目前大部分磷酸二氫鉀（KH2PO4 ）類光學(xué)晶體材料的平坦化方法均是采用旋涂的方法，但是不管是做表面改性層還是表面犧牲層其所用的旋涂法有如下缺點(diǎn)：①旋涂材料一般使用液態(tài)聚合膠，大多具有揮發(fā)性且其穩(wěn)定性受環(huán)境影響，因此限制了平坦化材料的選擇，最好選擇固相受環(huán)境影響較小的平坦化材料，本發(fā)明可以選擇硅、二氧化硅；②目前可查的旋涂法只是用于小口徑的光學(xué)元件上，如:在50×50×10mm²的KDP上通過(guò)旋涂得到了表面粗糙度為1.25nm左右的平坦化層且具有邊緣效應(yīng)，對(duì)于大口徑的光學(xué)元件邊緣效應(yīng)則更顯著；③通過(guò)旋涂工藝所做的平坦化層易產(chǎn)生低頻誤差；④因?yàn)樾吭O(shè)備原因，旋涂工藝不易批量制備平坦化層；⑤旋涂工藝很難實(shí)現(xiàn)球面、非球面光學(xué)元件的均勻平坦化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種磷酸二氫鉀（KH₂PO₄）類晶體光學(xué)表面平坦化的方法，可在磷酸二氫鉀（KH₂PO₄）表面形成一層粗糙度低、無(wú)表面玼病的薄膜。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種磷酸二氫鉀類晶體光學(xué)表面平坦化的方法，包括以下步驟：