大口徑光學(xué)元件離子束沉積修正拋光工藝研究.pdf

1、光學(xué)晶體磷酸二氫鉀（Potassium Dihydrogen Phosphate以下簡稱KDP）是一種典型并廣泛使用的非線性光學(xué)晶體材料，由于KDP晶體具有脆性大，易潮解，易開裂，加工難度大的特點(diǎn)，被認(rèn)為是典型的難加工材料。為了滿足激光慣性約束核聚變對KDP晶體所需的面形精度、表面質(zhì)量的高要求，本文針對降低KDP晶體表面粗糙度和消除KDP晶體表面周期性刀痕，采用低能離子束進(jìn)行KDP晶體的拋光工藝研究。主要研究內(nèi)容如下:
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2、IBSE500離子束拋光系統(tǒng)的性能研究。針對離子束拋光系統(tǒng)的性能研究，以小口徑拼接的方式，模擬了口徑為430mm光學(xué)元件，并對此光學(xué)元件進(jìn)行離子束濺射沉積和刻蝕拋光工藝實(shí)驗(yàn)，得到該設(shè)備離子束濺射沉積均勻性在5％以內(nèi)，刻蝕均勻性在5％以內(nèi)，為后續(xù)研究過程中獲得高精度光學(xué)元件奠定了基礎(chǔ)。
　　(2)平坦化層的應(yīng)力研究。針對KDP晶體表面平坦化層易起皺損壞現(xiàn)象，建立模型并結(jié)合理論計(jì)算了平坦化層應(yīng)力;利用COMSOL模擬并與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對比，

3、驗(yàn)證了模型的正確性，并找到間歇鍍膜制作平坦化層的方法，得出每濺射沉積30min間歇120min，而獲得厚度為100nm時，應(yīng)力較小的平坦化層，膜層的粗糙度達(dá)到0.9nm。
　　(3)平坦化層材料的選擇。為了獲得對KDP晶體表面平坦化效果較優(yōu)的層材料，進(jìn)行了一系列研究。首先，在離子束電壓為500V，離子束電流為150mA，加速電壓300V，加速電流100mA，Ar流量35sccm，工作壓強(qiáng)為5.71×10-1Pa時對比Si和SiO2

4、平坦化效果，優(yōu)選出Si平坦化層材料;然后，保持其它參數(shù)不變，研究了離子束電壓與Si平坦化層表面粗糙度之間的規(guī)律，得出離子束電壓為600V時，粗糙度改變量最大為1.02nm。
　　(4)KDP晶體離子束刻蝕后表面研究。首先，對離子束刻蝕后的KDP晶體表面作拉曼、XRD等測試分析，驗(yàn)證了離子束拋光不會造成晶體表面物質(zhì)重構(gòu);其次白光干涉儀測試表明了離子束刻蝕可以消除KDP晶體表面周期性刀痕。
　　(5)KDP晶體表面平坦化層效果轉(zhuǎn)