Verfahren zur Oberflächenbearbeitung von mit Titan dotierten Saphirkristall-Laserstäben

Titan-Edelsteinkristalle Ti:Al2O3 (Dotierungskonzentration 0,35 Gew.-% Ti2O3), deren Kristallrohlinge dem Prozessflussdiagramm des Oberflächenbearbeitungsverfahrens des Titan-Edelsteinkristall-Laserstabs der vorliegenden Erfindung entsprechen, sind in Abb. 1 dargestellt. Die spezifischen Vorbereitungsschritte des Oberflächenbearbeitungsverfahrens des Titan-Edelsteinkristall-Laserstabs der vorliegenden Erfindung sind wie folgt:

<1> Ausrichtungsschneiden: Der Titan-Edelsteinkristall wird zunächst ausgerichtet und dann in einen tetragonalen, säulenförmigen Rohling geschnitten, wobei eine Bearbeitungszugabe von etwa 0,4 bis 0,6 mm entsprechend der Größe des fertigen Laserstabs gelassen wird.

<2>Säulen-Grob- und Feinschleifen: Der Säulenrohling wird mit 120~180# Siliziumkarbid- oder Borkarbid-Schleifmitteln auf einer Grobschleifmaschine zu einem tetragonalen oder zylindrischen Querschnitt geschliffen, mit einem Konizitäts- und Unrundheitsfehler von ±0,01 mm.

<3> Endflächenbearbeitung: Titan-Edelstein-Laserstange, zwei Endflächenbearbeitung nacheinander mit W40, W20, W10 Borcarbid-Schleifendfläche auf der Stahlscheibe. Beim Schleifvorgang sollte auf die Messung der Vertikalität der Stirnfläche geachtet werden.

<4> Chemisch-mechanisches Polieren: Beim chemisch-mechanischen Polieren werden Kristalle auf dem Polierpad mit Tropfen einer vorformulierten chemischen Ätzlösung poliert. Polierwerkstück und Polierpad für relative Bewegung und Reibung, während in der Forschungsaufschlämmung ein chemisches Ätzmittel (Polierflüssigkeit genannt) enthalten ist, um das Polieren mit Hilfe von abzuschließen.

<5> Säureätzen: Die Titan-Edelsteinstäbe werden nach dem Polieren wie oben beschrieben in eine Mischung aus H2SO4:H3PO4 = 3:1 (Vol./Vol.) bei einer Temperatur von 100–400 °C gegeben und 5 Minuten lang säuregeätzt -30 Minuten. Der Zweck besteht darin, den Polierprozess auf der Oberfläche des Laserbarrens zu entfernen, der durch mechanische Beschädigungen unter der Oberfläche verursacht wird, und eine Vielzahl von Flecken zu entfernen, um so eine glatte und flache Gitterintegrität auf atomarer Ebene der sauberen Oberfläche zu erreichen .

<6> OBERFLÄCHENWÄRMEBEHANDLUNG: Um die durch den vorherigen Prozess entstandenen Oberflächenspannungen und Kratzer weiter zu beseitigen und eine auf atomarer Ebene abgeflachte Oberfläche zu erhalten, wurde der Titan-Edelsteinstab nach dem Säureätzen 5 Minuten lang mit entionisiertem Wasser gespült. und der Titan-Edelsteinstab wurde in einer Umgebung von 1360 ± 20 °C bei einer konstanten Temperatur von 1 bis 3 Stunden in einer Wasserstoffatmosphäre platziert und einer Oberflächenwärmebehandlung unterzogen.