论文部分内容阅读
倍半氧化物激光晶体，与传统的YAG激光晶体相比，在热导率，声子能量，晶体场方面具有明显优势，是目前最有发展前景的激光增益介质之一。作为增益介质的倍半氧化物激光晶体，应用于高功率、高能量的激光系统中，对倍半氧化物的光学加工工艺提出了非常高的要求。为此本文针对倍半氧化物激光晶体的高精度低缺陷光学加工进行了系统性研究。主要从以下几个方面开展研究工作: 前期研究了物化特性相近的YAG激光晶体的超精密光学加工工艺，从研磨到粗抛再到精抛。研磨阶段，使用不同粒径的B4C磨料和铸铁盘，实现YAG样品表面损伤层和尺寸精度的有效控制;粗抛阶段，使用金刚石微粉和树脂铜盘，去除研磨阶段带来的表面损伤和面形精度;精抛阶段，使用Al2O3抛光液和沥青抛光模，最终经过检测，表面粗糙度为0.346nm，反射面形为0.2λ(λ=632.8nm)。在脉宽为9.0ns的1064nm激光条件下，加工好的YAG晶体的激光损伤阈值为6.1J/cm2。 基于YAG晶体的加工数据，成功选择了Yb∶LuScO3晶体加工工艺参数和加工路线。在Yb∶LuScO3晶体加工中，由于样品尺寸较小，采用保护垫料拼接的方法，建立了不同保护垫料拼接下样品所受应力分布仿真模型。使用多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics进行仿真，最终选择YAG晶体作为保护垫料。使用YAG晶体作为保护垫料，加工过程中样品所受应力分布均匀，可以避免发生崩边，破碎等边缘问题。粗抛阶段，使用树脂铜盘作为抛光垫，分析了树脂铜盘的作用。树脂铜盘的硬度比沥青抛光模大，抛光速率较快，面形变化较小，便于耦合精抛阶段。精抛阶段使用Al2O3抛光粉和沥青抛光模，实现了Yb∶LuScO3晶体的超精密光学加工。 最终样品表面粗糙度为0.296nm，反射面形为0.084λ。在激光二极管泵浦下，泵浦功率为15.2W，输出功率为8.3W，激光斜效率为58％的1086nm激光输出。