基于离子束抛光的KDP晶体表面嵌入铁粉清洗研究

磁流变抛光技术是实现KDP晶体超精密加工的新方法,但磁流变液中的铁粉容易嵌入质软的KDP晶体表面.本文提出了利用基于低能离子溅射原理的离子束抛光技术去除KDP表面嵌入的铁粉.利用红外拉曼光谱和白光干涉仪分别分析了低能离子束抛光前后KDP晶体表面物质结构变化和表面粗糙度的变化;结果显示,低能离子束溅射不改变KDP晶体表面的组成结构,并改善了KDP晶体表面质量,因此离子束抛光可用于KDP晶体的加工;利用飞行时间二次离子质谱分析技术分别对单点金刚石车削、磁流变抛光和低能离子束抛光后的KDP晶体表面进行元素分析,结果显示低能离子束抛光可有效去除磁流变抛光在KDP晶体表面嵌入的铁粉.     

离子束作用下KDP晶体表面粗糙度研究

为了避免传统加工过程对KDP( Potassium dihydrogen phosphate)晶体表面产生损伤、嵌入杂质等降低晶体抗激光损伤阈值的不利因素,文章探索采用离子束抛光技术实现KDP晶体的加工.本文主要分析了离子束抛光作用下KDP晶体表面粗糙度的演变过程,采用垂直入射和倾斜45°入射两种方式研究KDP晶体表面粗糙度,利用倾斜45°入射的加工方式提高了KDP晶体的表面质量,其表面均方根粗糙度值由初始的3.07 nm减小到了1.95 nm,实验结果验证了离子束抛光加工KDP晶体的可行性.     

纳米尺度延性域干切削KDP晶体的无粘屑研究

为了避免使用切削液及其相应清洗工艺对KDP晶体表面产生雾化、引入杂质等降低晶体抗激光损伤阈值的不利因素,采用干切削技术对KDP晶体进行超精密切削.在干切削KDP晶体工艺中所遇到的难点是切削屑片易粘附已加工表面,由此产生屑片粘附点难清洗、易雾化等问题.本文提出了基于真空抽屑装置干切削KDP晶体的新工艺,重点解决了干切削工艺下KDP晶体表面粘屑现象,实现了无需清洗、无杂质的加工表面.在选择延性域切削参数条件下,取得了表面粗糙度为2.69 nm(Ra)的无粘屑、超光滑表面.     

低亚表面损伤的YCOB晶体超精密抛光

通过选择合适的研磨剂、抛光垫以及抛光材料,采用机械抛光与CMP抛光相结合的方法对应用于高激光损伤阈值的薄膜基体材料YCOB晶体进行表面加工.通过优化研磨抛光工艺后得到超光滑晶体表面,样品表面在125μm×94μm的范围内粗糙度RMS值达到0.6 nm,同时具有非常低的亚表面损伤层,经过超声清洗和有机溶剂刻蚀后,在高倍显微镜下无明显划痕.     

微纳水溶解抛光工艺参数对KDP晶体面粗糙度影响的试验研究

微纳水溶解抛光与计算机控制光学表面成形(CCOS)小工具抛光技术相结合,是针对大尺寸易溶于水的KDP晶体元件的一种有效加工方法.本文针对小工具抛光中行星运动方式及水溶解抛光工艺特点,为揭示各抛光工艺参数对KDP晶体表面粗糙度的影响规律,对晶体进行均匀抛光,并以抛光头转速比和转速、自转和公转方向、抛光载荷、抛光头直径、抛光液含水量为参变量,得到了最优抛光参数:抛光头公转自转反向,转速100r/min;抛光液含水量7.5;(质量分数);使用较大尺寸抛光头(工件尺寸的十分之一至五分之一).     

用于GaN薄膜生长的γ-LiAlO2晶体基片制备工艺研究

研究了铝酸锂晶体的化学机械抛光工艺.自制了SiO2悬浮液作为抛光剂,主要研究抛光过程中抛盘转速、抛光时间以及抛光压力等系列抛光工艺参数对抛光晶片表面质量的影响规律.通过优化抛光工艺参数获得了适宜制备氮化镓薄膜的铝酸锂晶体基片,最小的表面粗糙度为2.695 nm.结合氮化镓薄膜的制备条件,对抛光好的铝酸锂晶体基片采用退火的方法去除生长态晶体的热应力和机械应力.利用扫描电子显微镜研究了退火后晶片的表面质量,同时用激光共聚焦技术研究了晶体表面腐蚀坑的三维形貌.退火处理导致了铝酸锂晶体表面腐蚀坑的数目和深度增加.随着退火温度的升高和退火的保温时间的增加,铝酸锂晶体中锂元素挥发,晶体表面质量下降.但是适当的保温时间能够改善铝酸锂晶体的完整性,释放在晶体生长和试样制备过程中存在的热应力和机械应力,改善了晶体质量.     

抛光加工参数对KDP晶体材料去除和表面质量的影响

针对软脆易潮解KDP功能晶体材料的加工难点,提出了一种基于潮解原理的无磨料化学机械抛光新方法,研制了一种非水基无磨料抛光液,该抛光液结构为油包水型微乳液.通过控制抛光液中的含水量可以方便地控制KDP晶体静态蚀刻率和抛光过程中材料的去除率.实验中还研究了不同加工参数对晶体材料去除率和已加工表面质量的影响.该抛光液的设计为易潮解晶体的超精密抛光加工提供了一条新的技术途径.     

抛光液酸碱性对固结磨料抛光硫化锌晶体的影响

硫化锌晶体是一种重要的红外光学材料,在红外成像、导弹制导、红外对抗等红外技术领域应用广泛.抛光液能够与工件及抛光垫发生化学反应从而影响工件表面质量和材料去除率.实验采用乙二胺、氢氧化钠、柠檬酸、盐酸分别配制不同的酸碱性抛光液,研究抛光液酸碱性对固结磨料抛光硫化锌晶体材料去除率、表面形貌和表面粗糙度的影响.实验结果表明:酸性抛光液抛光的材料去除率高于碱性抛光液;柠檬酸抛光液可同时获得优表面质量和高加工效率,抛光后的晶体表面粗糙度Sa值为4.22 nm,材料去除率为437 nm/min.     

KDP晶体金刚石线锯切割表面缺陷分析

采用树脂金刚石线锯对KDP晶体进行了锯切实验,使用扫描电子显微镜对KDP晶体锯切的表面缺陷进行了分析,分析了走丝速度和工件进给速度对KDP晶体表面缺陷特征的影响.分析发现线锯锯切的晶片表面缺陷主要有呈锯齿状形态的沟槽、表面破碎、划痕、橘皮状的外观、凹坑、以及锯切表面嵌入脱落磨粒和切屑.走丝速度增大,工件进给速度降低,锯切材料的表面缺陷逐渐由以脆性破碎凹坑为主转变为以材料微切削去除留下的沟痕为主.锯丝表面脱落的金刚石磨粒在锯切过程中在锯丝压力作用下挤压嵌入或冲击加工表面造成凹坑,对材料表面和亚表面质量的损害严重.其分析结果为获得高质量的锯切表面,进一步优化工艺参数提供了实验参考依据.     

KDP(KD*P)晶体结构研究进展

本文回顾了70多年来人们对KDP(KD*P)晶体结构的研究成果,尤其对近年来在晶体表面界面结构、氢键结构等方面所取得的重大突破进行了综述,并力图强调晶体性能对结构的依赖关系.KDP晶体的表面及界面结构对于晶体的生长及缺陷的形成具有重要影响.表面X射线衍射研究结果表明:水溶液中的KDP晶体表面上有四层特殊结构的水分子层,前两层水分子象冰层一样牢固地结合在晶体表面上,后两层相对弥散.     

KDP晶体中包裹体形成机制的探讨

本文介绍了包裹体对KDP晶体质量的影响,并从两个方面探讨了KDP晶体生长过程中包裹体的形成机制.通过分析KDP晶体表面原子结构研究了不同杂质的吸附情况以及杂质对生长台阶的阻碍作用,通过分析晶体生长过程中流体动力学和质量输运条件的变化研究了旋转晶体的流体切应力和表面过饱和度,结果表明吸附杂质对生长台阶的阻碍和表面过饱和度的不均匀造成了生长台阶的弯曲和宏观台阶的形成,导致生长台阶形貌的不稳定是包裹体形成的重要原因.     

KDP/DKDP晶体生长的研究进展

采用传统降温法,KDP晶体的生长速度一般在1～2 mm/d,DKDP晶体的生长速度甚至更慢,并且晶体的恢复区域较大,利用率低;而采用快速生长法,晶体的生长速度可以提高到20～50 mm/d,并且晶体的恢复区域小,利用率高.本文回顾了KDP/DKDP晶体生长的研究进展.并重点评述了KDP/DKDP晶体快速生长的研究进展,报道了近年来大尺寸、高质量KDP晶体的研究动态.     

Fe3+对KDP晶体生长影响的研究

金属离子对KDP晶体的影响是多方面的.本文采用不同的过饱和度,在不同的Fe3+掺杂浓度的生长溶液中生长KDP晶体,定量地研究了Fe3+对KDP晶体生长的影响.实验发现,无论是在高过饱和度还是在低过饱和度下生长KDP晶体,在一定的浓度范围内,Fe3+的掺入既可以增加生长溶液的稳定性,又可以有效抑制晶体柱面的扩展,而且晶体基本不楔化,同时,对晶体光学性能的影响也不大.     

Study on rapid growth of KH2PO4 and its characterization

Large size crystals of KH₂PO₄ (KDP) were grown by adopting rapid growth technique from point seeds in a 1500‐liter crystallizer which is used to grow KDP crystals by conventional method. The grown KDP crystal size can reach to 310 × 310 × 320 mm³ and the average growth rate was 8mm/day. The optic properties of the rapidly grown KDP crystals were characterized comparing with the KDP crystals grown by the traditional temperature reduction method. We found it that the optical quality of the KDP crystals we grown rapidly are not significantly different from those of KDP crystals grown by traditional method. (© 2005 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

超大尺寸KDP/DKDP晶体研究进展

KDP/DKDP晶体具有生长方法简单、成本较低、光学性能良好等优点,而可生长出的超大尺寸KDP/DKDP晶体是目前唯一可用于高功率激光工程的单晶材料。但是在晶体的生长过程中存在很多影响因素,同时对晶体进行后处理也会影响晶体的性能,这都直接关系到超大尺寸KDP/DKDP晶体的实际应用。鉴于此,本文综述了近些年超大尺寸KDP/DKDP晶体的重要研究进展, 特别是针对传统生长和快速生长中存在的问题和相应的解决对策以及晶体性能相关的研究,并重点对晶体的透过率、氘化率、激光诱导损伤等进行了分析和讨论。     

KDP晶体生长过程中溶液稳定性的研究

在KDP晶体生长过程中,溶液的稳定性对KDP晶体的光学质量影响较大.溶液的稳定性是多种因素共同作用的结果.本文主要研究了过饱和KDP溶液中晶胚的分布情况、降温过程中晶体生长驱动力与降温速度之间的关系,并分析了KDP晶体实际生长过程中影响溶液稳定性的主要因素.我们认为,通过改善KDP晶体生长过程中溶液的稳定性,并与其它措施和技术相结合,是提高KDP晶体光学质量的有效途径.     

点状籽晶法生长KDP晶体中散射颗粒分布

在不同的溶液pH值条件下进行了点状籽晶法慢速和快速生长KDP晶体实验,发展了观察晶体中散射颗粒分布的激光层析技术,通过图像处理得到了KDP晶体内部(100)面完整的散射颗粒分部图,对不同生长速度、不同pH值条件下点状籽晶法生长的KDP晶体的散射颗粒分部做了对比.利用表面光学投影技术观察了晶体表面宏观形貌,并由此分析了不同生长条件下生长机制对散射颗粒分布的影响.测定了散射颗粒密度不同部位的晶体透过率.     

Growth and high frequency dielectric study of pure and thiourea doped KDP crystals

Non linear optical (NLO) materials have acquired new significance with the advent of a large number of devices utilizing solid‐state laser sources. Several NLO materials have been used for this kind of technological applications. The Potassium di‐hydrogen phosphate (KDP) one of NLO material having superior non linear optical properties has been exploited for variety of applications. In the present investigation we have grown KDP crystals from aqous solution with thiourea, an organic non linear optical material. We could enhance the SHG efficiency of thiourea doped KDP crystal. It was 1.99 times more that of pure KDP. We observed more enhancements in nonlinearity for low concentration of thiourea.The crystal structure and cell parameters of grown crystal were determined from Powder XRD.The incorporation of thiourea in the grown crystals was qualitatively analyzed from FT‐IR study. The absorption spectra of pure and thiourea doped KDP crystal reveal that thiourea doped KDP crystals would be a better nonlinear optical (NLO) material for second harmonic generation (SHG) than pure KDP. The thermal decomposition and weight loss of pure and thiourea doped KDP crystal was observed by thermogravimetric (TGA) analysis and Differential Scanning Calorimetry (DSC). The high frequency dielectric study of pure KDP crystal, thiourea doped KDP crystals and organic additive thiourea was carried out using X‐band at frequency 8GHZ and 12GHZ by transmission line wave guide method. We observed low dielectric constant of thiourea doped KDP crystal when it is doped with 2mole% of thiourea. (© 2007 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)