[发明专利]一种LBO晶体的刻蚀清洗方法

说明书

本发明涉及一种LBO晶体的刻蚀清洗方法，属于激光技术领域，该方法包括抛光、化学刻蚀、清洗干燥、离子束刻蚀、二次抛光和二次化学刻蚀的多次迭代方法。本发明针对LBO晶体的各向异性和材料表面微潮解特性，采用特定的抛光、刻蚀和后处理工艺，并通过不同步骤间的迭代技术有效去除了上一工序引入的新缺陷和工序残留物，最终获得低亚表面损伤层、低表面粗糙度的高质量LBO晶体表面。与现有技术相比，该方法具有工艺针对性强、效果明显等优点，适用于低潮解晶体材料的抗激光损伤性能提升。

技术领域

本发明属于激光技术领域，尤其是涉及一种LBO晶体的刻蚀清洗方法，特别是针对高功率激光用的高损伤阈值、低亚表面损伤的高质量晶体。

背景技术

三硼酸锂(LiB₃O₅，LBO)的激光损伤阈值是常用无机非线性光学晶体中最高的，因此它是高功率光参量放大系统和其它非线性光学应用中的最佳选择。随着光参量放大系统能量和输出功率的不断提高，对光参量放大系统中运用的各种光学元件以及光学元件上薄膜的要求越来越高，因此对LBO晶体的抗激光损伤性能、环境稳定性及使用寿命也提出了更高的要求。

但由于LBO晶体的热膨胀系数、热导率、结构强度等参数的各向异性，与其它基底材料(熔石英、K9玻璃等)相比，基板加工更具难度、且更易产生亚表面缺陷和损伤层；此外，LBO晶体表面具有微潮解特性，导致后期清洗、刻蚀工艺也不同于普通的各向均匀的材料。因此，必须发展针对LBO各向异性和表面微潮解特性的抛光-清洗-后处理工艺。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种LBO晶体的刻蚀清洗方法，通过多次迭代的抛光-清洗-刻蚀的复合技术，获得低亚表面损伤、低表面粗糙度的高质量LBO晶体。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种LBO晶体的刻蚀清洗方法，包括以下步骤：

1)利用CeO₂抛光颗粒在沥青盘上对LBO晶体进行抛光，在LBO晶体表面粗糙度<0.4nm时，结束抛光；

2)在超声-兆声复合清洗设备的第一超声波-兆声波槽体中，对LBO晶体刻蚀5-30分钟，同时加载超声波和兆声波的多频循环振动；

3)在超声-兆声复合清洗设备的第二超声波-兆声波槽体中，对LBO晶体进行超声-兆声复合清洗；

4)在超声-兆声复合清洗设备的干燥槽中，对LBO晶体进行干燥处理；

5)利用离子束刻蚀技术对LBO晶体进行离子束刻蚀；

6)重复步骤3)和步骤4)后，利用SiO₂抛光液在聚氨酯抛光垫上对LBO晶体进行二次抛光，LBO晶体表面粗糙度<0.4nm时，结束抛光，所述SiO₂抛光液的粒径小于CeO₂抛光颗粒的粒径；

7)在超声-兆声复合清洗设备的第一超声波-兆声波槽体中，对LBO晶体刻蚀3-5分钟，同时加载超声波和兆声波的多频循环振动；

8)重复步骤3)和步骤4)，结束清洗。

进一步地，所述步骤1)中，CeO₂抛光颗粒的粒径为0.5-1.0μm。

进一步地，所述步骤2)和步骤7)中，利用高纯丙三醇溶液在90℃下对LBO晶体进行刻蚀。

进一步地，所述步骤3)中，超声-兆声复合清洗具体为：

利用1:1混合的高纯酒精和高纯丙酮溶液在60℃下对LBO晶体清洗3-5分钟。

进一步地，所述步骤4)中，利用鼓风机干燥吹干LBO晶体，鼓风机的空气经干燥滤芯过滤且温度不低于60℃。