Kdp光学表面平坦化方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光学元件表面平坦化技术领域，具体涉及一种KDP光学表面平坦化方法。
【背景技术】
[0002]KDP晶体是磷酸二氢钾(KH2PO4)晶体的简称。KDP晶体是一种非常优良的非线性光学晶体材料，具有较大的非线性光学系数、较宽的透光波段、优良的光学均匀性以及较高的激光损伤阈值等特点，现已被广泛地应用于激光倍频器件、参量振荡、电光调制、压电换能器和快速光开关等高科技领域，在激光惯性约束核聚变中KDP晶体则被用于光学倍频转换器和电光开关。但是，KDP晶体具有易潮解、脆性高、对温度变化敏感、硬度低等特点，十分不利于KDP晶体的加工，因此KDP晶体的抛光，特别是大尺寸高光学质量的KDP晶体的抛光十分困难。目前KDP晶体的超精密加工方法主要有单点金刚石车削技术、磁流变抛光技术、离子束刻蚀抛光技术等，但是磁流变抛光技术会在KDP晶体表面残留抛光液，无法去除。而单点金刚石车削技术则会在KDP晶体表面产生小尺度波纹，影响KDP晶体的光学表面质量。离子束直接刻蚀抛光KDP晶体表面则效率低且无法保证表面质量。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种KDP光学表面平坦化方法，可在KDP表面形成一层粗糙度低、无表面疵病的聚合物膜，将其利用在离子束刻蚀抛光技术中。
[0004]本发明所采用的技术方案是:
KDP光学表面平坦化方法，其特征在于:
包括以下步骤:
以经过单点金刚石车削抛光后的KH2PO4光学晶体材料作为加工对象，采用自旋涂胶的方法在KH2PO4光学晶体材料的光学表面涂覆一层聚合物膜，再经真空热处理后在KH2PO4光学晶体材料表面形成一层表面粗糙度低的聚合物层，聚合物层的上表面为平坦化表面。
[0005]所述聚合物膜的涂覆胶选用BCB-1500胶；
自旋涂胶的条件为:低转速500r/min~600r/min，时间18s，高转速4000r/min~5000r/min，时间 50s~60s ；
真空热处理的条件为:温度50°C ~100°C，时间4h~38h，升温时间30min~lh。
[0006]所述聚合物膜的涂覆胶选用BCB-700胶；
自旋涂胶的条件为:低转速500r/min~600r/min，时间18s，高转速2500r/min~3000r/min，时间 50s~60s ；
真空热处理的条件为:温度50°C ~100°C，时间4h~38h，升温时间30min~lh。
[0007]所述聚合物膜的涂覆胶选用BCB-700的稀释胶，胶与稀释剂乙酸正丁酯的体积比为 2:1 ；
自旋涂胶的条件为:低转速500r/min~600r/min，时间18s，高转速2000r/min~3000r/min，时间 50s~60s ；
真空热处理的条件为:温度50°C ~100°C，时间4h~38h，升温时间30min~lh。
[0008]本发明具有以下优点:
本发明以经过单点金刚石车削抛光后的KDP作为加工对象，采用自旋涂胶的方法在KDP光学表面涂覆一层聚合物膜，经真空热处理后在KDP表面形成一层机械性能良好、性质稳定、表面粗糙度低的聚合物膜，工艺过程简单，对设备要求低，成本低廉，在KDP光学表面可获得较好的平坦化效果，且应用前景可观。
【附图说明】
[0009]图1为实例I所述的经过单点金刚石预抛光后，平坦化前的KDP晶体样件I光学表面粗糙度检测结果，所使用检测仪器为Talysurf CC1-2000非接触式表面轮廓仪，测量范围为 0.18X0.18_。
[0010]其中:
a图为KDP表面的高斯滤波后的粗糙度测量结果； b图为KDP表面测量点的三维形貌图。
[0011]图2为KDP晶体样件I在平坦化后的光学表面粗糙度检测结果。
[0012]其中:
a图为KDP表面的高斯滤波后的粗糙度测量结果； b图为KDP表面测量点的三维形貌图。
[0013]图3为实例2所述的经过单点金刚石预抛光后，平坦化前的KDP晶体样件2光学表面粗糙度检测结果，所使用检测仪器为Talysurf CC1-2000非接触式表面轮廓仪。
[0014]其中:
a图为KDP表面的高斯滤波后的粗糙度测量结果； b图为KDP表面测量点的三维形貌图。
[0015]图4为KDP晶体样件2在平坦化后的光学表面粗糙度检测结果。
[0016]其中:
a图为KDP表面的高斯滤波后的粗糙度测量结果； b图为KDP表面测量点的三维形貌图。
[0017]图5为实例3所述的经过单点金刚石预抛光后，平坦化前的KDP晶体样件3光学表面粗糙度检测结果，所使用检测仪器为Talysurf CC1-2000非接触式表面轮廓仪。
[0018]其中:
a图为KDP表面的高斯滤波后的粗糙度测量结果； b图为KDP表面测量点的三维形貌图。
[0019]图6为KDP晶体样件3在平坦化后的光学表面粗糙度检测结果。
[0020]其中:
a图为KDP表面的高斯滤波后的粗糙度测量结果； b图为KDP表面测量点的三维形貌图。
[0021]图7为实例4所述的经过单点金刚石预抛光后，平坦化前的KDP晶体样件4光学表面粗糙度检测结果，所使用检测仪器为Talysurf CC1-2000非接触式表面轮廓仪。
[0022]其中:
a图为KDP表面的高斯滤波后的粗糙度测量结果； b图为KDP表面测量点的三维形貌图。
[0023]图8为KDP晶体样件4在平坦化后的光学表面粗糙度检测结果。
[0024]其中:
a图为KDP表面的高斯滤波后的粗糙度测量结果； b图为KDP表面测量点的三维形貌图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细的说明。
[0026]本发明所涉及的KDP光学表面平坦化方法，为了解决单点金刚石车削KDP晶体表面会产生小尺度波纹以及用离子束直接刻蚀抛光KDP晶体表面无法保证表面质量的问题，而在单点金刚石车削KDP晶体的基础上，在KDP晶体表面涂覆一层聚合物膜，将表面小尺度波纹覆盖，在KDP表面形成一层粗糙度低、无表面疵病的聚合物膜，将其利用在离子束刻蚀抛光技术中，具体包括以下步骤:
以经过单点金刚石车削抛光后的KH2PO4光学晶体材料作为加工对象(抛光后的KH2PO4光学晶体材料表面粗糙度在2nm左右)，采用自旋涂胶的方法在KH2PO4光学晶体材料的光学表面涂覆一层聚合物膜，再经真空热处理后在KH2PO4光学晶体材料表面形成一层机械性能良好、性质稳定、表面粗糙度低的聚合物层，聚合物层的上表面为平坦化表面。
[0027](I)所述聚合物膜的涂覆胶选用BCB-1500胶时:
自旋涂胶的条件为:低转速500r/min~600r/min，时间18s，高转速4000r/min~5000r/min，时间 50s~60s ；
真空热处理的条件为:温度50°C ~100°C，时间4h~38h，升温时间30min~lh。
[0028](2)所述聚合物膜的涂覆胶选用BCB-700胶时:
自旋涂胶的条件为:低转速500r/min~600r/min，时间18s，高转速2500r/min~3000r/min，时间 50s~60s ；
真空热处理的条件为:温度50°C ~100°C，时间4h~38h，升温时间30min~lh。
[0029](3)所