关键词：钇铝石榴石;;固结磨料;;化学机械抛光;;材料去除率
摘 要：随着激光技术的发展,大功率固态激光器在工业、军事、医疗和科研等领域中发挥着愈加重要的作用。其中盘片激光器具有轻小便携、高效稳定、光束质量好、维护费用低等优点,得到了日益普遍的使用。钇铝石榴石晶体(YAG)是固体激光器中应用最为广泛的增益介质基质材料。目前,YAG晶体的研磨及抛光工艺中普遍采用游离磨料加工,存在加工效率低、表面及亚表面损伤严重等问题,本文提出了“固结磨料研磨-化学机械抛光”的组合工艺,以达到高效、低损伤加工YAG晶体的目的。通过单因素试验分析,选取乙二醇水溶液作为研磨液。使用3M公司的673LA A10型研磨垫作为固结磨料研磨垫粗研磨YAG晶体,以正交试验优化工艺参数,获得表面粗糙度Ra=151.65 nm的YAG晶体粗研磨表面,以差动腐蚀法和角抛观测法检测粗研磨损伤层厚度约为6μm。采用3M公司生产的6000目薄膜砂纸对粗研磨后的YAG晶体进行精研磨,获得表面粗糙度Ra=0.55 nm,损伤层厚度约为1.5μm的YAG晶体。本文提出适用于YAG晶体的化学机械抛光工艺,研究配制出YAG晶体专用化学机械抛光液。通过显微观察加工效果、XPS检测化学成分及测量Zeta电位等方法对化学机械抛光液进行评价及优化。该工艺可获得表面粗糙度Ra=0.74 nm,刻蚀后无明显损伤的低损伤YAG晶体。通过研究表面质量与损伤层变化规律,本文提出的组合工艺仅需2 h左右的加工时间,相较于传统加工工艺可节省3-6 h的加工时间,并且可获得更加光滑、低损伤的加工表面,实现了YAG晶体的高效、低损伤加工。
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