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申请/专利权人：哈尔滨工业大学

摘要：本发明提供了一种基于CO2激光的大口径熔石英元件两步法抛光方法，属于光学元件激光加工技术领域。为了解决现有大口径熔石英元件通过机械加工操作繁琐且表面有缺陷及粗糙度高，现有激光加工造成表面残余应力分布不均，表面易产生裂纹的问题。本发明根据熔石英材料与CO2激光相互作用机理，为提升大口径熔石英元件的初始损伤阈值、提升元件表面质量，提出CO2激光两步法抛光大口径熔石英元件的加工方法，包括表面缺陷的蒸发抛光和表面熔融抛光，最终实现大口径熔石英元件的表面加工。可大幅提升表面质量，降低粗糙度以及表面缺陷；克服了大口径光学元件由于表面残余应力不均匀导致的产生表面裂纹和变形问题。

主权项：1.一种基于CO2激光的大口径熔石英元件两步法抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将机械磨削后的大口径熔石英元件浸泡在刻蚀溶液中，用于去除表面杂质，再用去离子水进行清洗，获得CO2激光抛光前的初始熔石英元件；步骤二、对步骤一的初始熔石英元件进行蒸发式去除抛光，设定蒸发抛光的激光参数并调整抛光起点位置，对初始熔石英元件表面按照设定轨迹进行抛光后，获得蒸发抛光后熔石英元件；步骤三、将步骤二中得到的蒸发抛光后熔石英元件进行下一步熔融抛光的速度进行优化，以热改性层均匀化为目标，通过有限元仿真得到优化后的优化速度与水平位置关系拟合曲线，包括，步骤三一、通过有限元仿真对冷却后的蒸发抛光后熔石英元件根据热力学温度场演变获取冷却后的假想温度分布；步骤三二、根据步骤三一中假想温度分布提取改性层与熔石英基体之间的改性层边界曲线，提取改性层边界曲线沿蒸发抛光后熔石英元件的水平方向深度，对不同水平位置的改性层边界曲线的深度进行整合，获得改性层边界深度拟合曲线；步骤三三、对改性层边界深度拟合曲线分析，取中间区域水平处对应的深度值作为改性层理想深度，对于非改性层理想深度的水平位置利用比例优化方法对激光移动速度进行优化求解，得到优化速度与水平位置关系拟合曲线，根据优化速度与水平位置关系拟合曲线对激光抛光中激光的移动速度进行控制，实现对蒸发抛光后熔石英元件的激光变速抛光；步骤三四、将步骤三三中抛光后的蒸发抛光后熔石英元件重复步骤三一，若再次得到的假想温度分布沿水平方向分布仍然不均，依次重复步骤三二、步骤三三和步骤三一，直至获取的假想温度分布沿水平方向分布均匀；步骤四、将步骤三中的优化速度与水平位置关系拟合曲线作为熔融抛光的激光参数，调整抛光起点位置，对蒸发抛光后熔石英元件表面按照设定轨迹进行抛光后，获得熔融抛光后熔石英元件。

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