[發明專利]一種熔石英強激光光學元件超精密加工方法

在審

• 申請號: 202011043621.X
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112157486A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 戴一帆;彭小強;胡皓;關朝亮
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

1.一種熔石英強激光光學元件超精密加工方法，其特征在于實施步驟包括：

1)對熔石英元件進行超精密磨削；

2)對超精密磨削后的熔石英元件進行磁流變拋光修形；

3)對磁流變快速拋光后的熔石英元件進行動態酸蝕刻，清洗并烘干；

4)對熔石英元件進行檢驗。

2.根據權利要求1所述的熔石英強激光光學元件超精密加工方法，其特征在于，步驟1)中對熔石英元件進行超精密磨削時，采用工件自旋轉磨削方式。

3.根據權利要求1所述的熔石英強激光光學元件超精密加工方法，其特征在于，步驟1)中對熔石英元件進行超精密磨削的步驟包括：首先采用500#樹脂基金剛石砂輪磨削進行多次磨削使得整個熔石英元件表面得到充分磨削；然后采用2000#樹脂基金剛石砂輪磨削進行多次磨削，以實現指定的去除量。

4.根據權利要求3所述的熔石英強激光光學元件超精密加工方法，其特征在于，所述采用500#樹脂基金剛石砂輪磨削進行多次磨削時采用的工藝參數為：工件轉速200～400rpm，砂輪轉速1000～5000rpm，砂輪進給速度5mm/min，每次磨削量10～20μm，光磨時間指定時間；所述采用2000#樹脂基金剛石砂輪磨削進行多次磨削時采用的工藝參數為：工件轉速200～400rpm，砂輪轉速3000～7000rpm，砂輪進給速度3mm/min，每次磨削量1～2μm，光磨時間指定時間。

5.根據權利要求1所述的熔石英強激光光學元件超精密加工方法，步驟2)中進行磁流變拋光修形的步驟包括：首先利用磁流變拋光快速均勻去除元件表面3μm厚度材料，以去除元件亞表面中超精密磨削引入的破碎性缺陷；然后采用磁流變修形確保熔石英元件的面形和粗糙度滿足要求。

6.根據權利要求5所述的熔石英強激光光學元件超精密加工方法，所述利用磁流變拋光快速均勻去除元件表面3μm厚度材料時采用的工藝參數為：磨料為粒徑為0.2μm的CeO₂，拋光輪轉速為100～200rpm，電流為8～9A，壓深0.3～0.4mm，磁流變拋光液的流量為100～200L/h，材料去除率為0.1～0.2mm³/min；所述采用磁流變修形時采用的工藝參數為：磨料為粒徑為0.2μm的CeO₂，拋光輪轉速為200～300rpm，電流為7～8A，壓深0.1～0.2mm，磁流變拋光液的流量為100～200L/h，材料去除率為0.05～0.1mm³/min。

7.根據權利要求5所述的熔石英強激光光學元件超精密加工方法，步驟2)中采用磁流變修形確保熔石英元件的面形和粗糙度滿足要求具體是指每進行一輪磁流變修形則對磁流變修形前后的面形和粗糙度進行檢測；其中面形檢測采用帶有補償器及其位姿調整平臺的波面干涉儀實現；粗糙度檢測采用原子力顯微鏡，元件表面隨機采點5個，每個點檢測范圍10 μm×10μm，測量過程中使用了頂點半徑小于10nm的Si掃描探針，掃描的分辨率為256×256像素，掃描頻率為1.0Hz，最終取五點的平均值作為元件表面粗糙度測試結果；面形和粗糙度的檢測過程在恒溫和恒濕度的千級潔凈間完成，溫度控制在23±0.2℃，濕度為50％，當測得的面形PV0.5wave和粗糙度RMS0.5nm時則跳轉執行步驟3)；否則繼續進行下一輪磁流變修形。

8.根據權利要求1所述的熔石英強激光光學元件超精密加工方法，步驟3)中對磁流變快速拋光后的熔石英元件進行動態酸蝕刻的步驟包括：首先利用去離子水洗凈熔石英元件，并使用專用防酸夾具裝夾熔石英元件進行動態酸蝕刻，且動態酸蝕刻時采用的工藝參數為，30L濃度為5％的HF酸溶液，溫度為25℃，動態酸洗時間以及兆聲波頻率為：430KHz下保持30min、430KHz配合掃動模式下保持30min、1300KHz下保持30min、1300KHz配合掃動模式下保持30min。