| 和宸晶體科技 |
2025-02-04 11:58 |
【技術(shù)深析】藍(lán)寶石高精密非古典法加工：如何實(shí)現(xiàn)亞微米級(jí)面型精度與效率突破？
I2,A T+O<
_
Ewkb
一、行業(yè)痛點(diǎn)：傳統(tǒng)加工法的桎梏 r$Oa
OMBH[_
藍(lán)寶石（α-Al₂O₃）因其超高硬度（莫氏9級(jí)）、抗熱沖擊性和光學(xué)透性，被廣泛用于激光窗口、紅外光學(xué)元件等領(lǐng)域。然而，傳統(tǒng)加工方法面臨兩大瓶頸： e AjsMED
- ~"8r=8|
效率低下：機(jī)械研磨拋光耗時(shí)長達(dá)數(shù)小時(shí)/片，且刀具磨損嚴(yán)重（金剛石砂輪損耗率≥30%）； - RS nBG"
面型精度限制：傳統(tǒng)法易引入亞表面損傷（SSD），導(dǎo)致表面粗糙度Ra>2nm，面型精度PV值難以穩(wěn)定控制于λ/10@632.8nm以下。
((=T E
D[Q/:_2l
二、非古典法加工原理與技術(shù)突破 #K!"/,d@>J
wEQZ9?\
UtR wZ(09
, }NTV ~
1. 技術(shù)定義 RNt9Qdr4y
3u<
ntx ><
非古典法（Non-conventional Machining）指通過能量束（離子/激光/等離子體）或化學(xué)作用，實(shí)現(xiàn)原子級(jí)材料去除，避免機(jī)械應(yīng)力損傷。 'LR|DS[Ne
>Sb3]$$
b Rr3:"=sE
2. 核心技術(shù)方案 h05<1>?|
1*.*\4xo
（1）反應(yīng)離子束刻蝕（RIBE） FuG;$';H75
- RrdLh z2N
原理：利用Ar+/CF₄混合離子束轟擊藍(lán)寶石表面，通過物理濺射+化學(xué)反應(yīng)（生成揮發(fā)性AlF₃）同步去除材料。 - NPDMv
|4
參數(shù)優(yōu)勢： - F^5\w-gLY
- 刻蝕速率：0.5-1.2μm/min （較傳統(tǒng)法提升3-5倍） ARG8 \q U
- 面型控制：PV≤λ/20 （RMS<1nm） !lBK!'0
- 邊緣陡度：≥85° （適用于微結(jié)構(gòu)光學(xué)元件） - 2）飛秒激光輔助加工（FLAM） Kq(JHB +
%AmyT
創(chuàng)新點(diǎn)：采用1030nm飛秒激光（脈寬350fs）誘導(dǎo)局部等離子體，結(jié)合微噴流化學(xué)蝕刻，實(shí)現(xiàn)： lb C,*U^
!'B='].
熱影響區(qū)（HAZ）：<0.1μm （避免晶格錯(cuò)位） - Eqh*"hE7
表面粗糙度：Ra≤0.8nm （達(dá)光學(xué)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)） - ?-tNRIPW@p
qqys `.
三、實(shí)戰(zhàn)案例：某高能激光系統(tǒng)透鏡加工 \s!x;n w[
T` 9 nY!
1 -E utq
I1I -,~hO
1. 客戶需求 $EzWUt
PKQ.gPu6*@
A2 $05a$%
材料：Φ50mm C向藍(lán)寶石平面透鏡 - <~S]jtL.j:
目標(biāo)參數(shù)：PV<λ/15 @1064nm，Ra<1nm，交貨周期≤72h
hE<Sm*HU
u'T-}95 V
2. 非古典法解決方案 }Kn
l
/!qP= ngw9
- cwzgIm+
工序優(yōu)化： - }Yc5U,A;
粗加工（RIBE） → 等離子體輔助拋光（PAP） → 磁流變精修（MRF） - 結(jié)果對(duì)比： T6."j_
cIcu=U
k|{ 4"4r
f>|<5zm#<
四、技術(shù)展望：智能化加工體系 LF#[$
so{i
uBxoMxWm
為應(yīng)對(duì)超精密光學(xué)元件的小批量、定制化趨勢，我們正研發(fā)AI實(shí)時(shí)閉環(huán)控制系統(tǒng)： ?
| |