[發(fā)明專利]一種激光發(fā)生器反射板制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711408163.3
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108149197B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薛龍建;譚迪;黃家輝;張國棟
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: C23C14/16
• 分類號: C23C14/16;C23C14/08;C25D11/04;C23C28/00;C23C14/58
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發(fā)明公開了一種激光發(fā)生器反射板制作方法，在銅基體上利用物理氣相沉積在惰性氣體保護氣氛下沉積一層納米厚度的純鉻薄膜，再在純鉻薄膜上用物理氣相沉積法沉積一層微米厚度的純鋁薄膜，最后通過反應(yīng)蒸鍍法、多弧離子束氧化或陽極氧化等方法在純鋁薄膜表面制備作為反射層的三氧化二鋁薄膜，完成激光發(fā)生器反射板制作；采用本方法制作工藝穩(wěn)定，對工件的熱應(yīng)力變形小，本發(fā)明制備的激光發(fā)生器反射板熱穩(wěn)定性強、光學(xué)性能優(yōu)異，激光反射率能夠達80～95％；其最薄弱界面結(jié)合力高于500MPa，使用壽命達到2～4年。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光發(fā)生器設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種激光發(fā)生器反射鏡制作方法，具體涉及一種激光發(fā)生器反射板制作方法。

背景技術(shù)

激光擁有高能量密度以及優(yōu)異的光學(xué)相干性等優(yōu)點，因此在工業(yè)、信息、軍事等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。激光從發(fā)生器的諧振腔產(chǎn)生到輸出過程中需要大量激光反射鏡，其反射鏡的激光反射效率、熱性能、微觀結(jié)構(gòu)、缺陷及晶向等決定了大功率激光器的功率與服役壽命。三氧化二鋁在可見～紅外波段無吸收峰，同時擁有良好的機械和熱學(xué)性能，使三氧化二鋁薄膜成為激光器反射鏡的理想材料，且使用銅表面鍍?nèi)趸X膜，保證激光反射率的同時具備優(yōu)良穩(wěn)定的熱性能。

目前，銅基體表面鍍?nèi)趸X薄膜的工藝局限導(dǎo)致銅基底與三氧化二鋁薄膜之間的結(jié)合不夠牢固，同時三氧化二鋁膜的表面形貌與厚度不完全可控。這些缺陷促使激光全反射鏡表面三氧化二鋁薄膜在服役時容易出現(xiàn)反射率降低，而且在服役過程中由于吸收光子發(fā)熱，使三氧化二鋁薄膜反射層從銅基底上脫落。增強三氧化二鋁反射層與基底之間的界面結(jié)合力，同時控制三氧化二鋁的生成過程以達到預(yù)期的厚度與表面形貌是目前迫切需要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種銅基體表面沉積三氧化二鋁薄膜的激光發(fā)生器反射鏡的制備方法，采用該方法制備的反射鏡對CO₂激光發(fā)生器10.6μm波長的激光反射率可以達到70～90％，使用溫度能夠達到450～500℃，三氧化二鋁薄膜與銅基底界面最低結(jié)合強度能夠達到500MP，使用壽命達到2～4年。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種激光發(fā)生器反射板制作方法，其特征在于，通過該方法制成的反射板由銅基體、純鉻層、純鋁層和作為反射層的三氧化二鋁薄膜組成四層結(jié)構(gòu)，具體制作步驟如下：

步驟一、銅基體預(yù)處理，先對銅基體進行表面打磨拋光，然后進行清洗，得到預(yù)處理后的銅基體；

步驟二、鍍鉻，通過物理氣相沉積鍍鉻，在銅基體表面鍍上納米級厚度的純鉻層，形成鍍鉻層；

步驟三、鍍鋁，通過物理氣相沉積鍍鋁，在純鉻層表面鍍上微米級厚度的純鋁層，形成鍍鋁層；

步驟四、氧化，對純鋁層表面進行氧化處理，使純鋁層表面生成作為反射層的三氧化二鋁薄膜；

步驟五、通過去應(yīng)力退火消除步驟二到步驟四中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，即完成激光發(fā)生器反射板的制作。

作為改進，所述銅基體為純銅基體或銅合金基體。

作為改進，所述作為反射層的三氧化二鋁薄膜為α晶型三氧化二鋁薄膜。

作為改進，步驟一中，對銅基體先進行機械拋光后再進行化學(xué)拋光，機械拋光后，銅基體表面均方根粗糙度小于20nm，化學(xué)拋光后，銅基體均方根表面粗糙度為小于1nm。

作為改進，步驟二中，鍍鉻采用的物理氣相沉積法為電阻真空蒸鍍、磁控濺射和多弧離子束濺射方法中的任意一種；步驟三中，鍍鋁采用的物理氣相沉積法為高頻感應(yīng)加熱蒸發(fā)鍍、磁控濺射和多弧離子束濺射方法中的任意一種。

作為改進，步驟二中，通過物理氣相沉積法得到的鍍鉻層，鍍鉻層厚度為5～100nm，鍍鉻層的均方根表面粗糙度為小于10nm。