釓鎵石榴石的研磨與拋光工藝研究.pdf

1、釓鎵石榴石(GGG)是一種性能優(yōu)良的激光晶體，被廣泛應用于固體激光器中，在大功率激光二極管泵浦技術及其支撐技術取得重大突破后，固體激光器正在由中小功率向大功率快速發(fā)展的今天，GGG晶體成為大功率激光器的首選晶體。GGG晶片作為激光晶體應用于固體激光器中，需要有合適的表面質量和平面度來達到較高的激光閾值，但是目前關于GGG晶片加工工藝的研究僅僅局限在某一特定加工方法的優(yōu)化，還沒有一套較為完整的加工工藝方案，本文對GGG晶片的研磨和拋光的工

2、藝條件與參數(shù)進行了研究與優(yōu)化，主要研究內容如下：
　　(1)研究了GGG晶片的機械研磨工藝，將機械研磨分為粗研磨和精研磨兩道工序，通過改進粗研磨參數(shù)使GGG晶片在較高的加工效率下快速減薄，同時避免了碎片；通過單因素實驗對精研磨的工藝參數(shù)進行優(yōu)化，確定合適的研磨盤，研磨盤轉速和研磨載荷，兼顧表面粗糙度和平面度。
　　(2)研究了GGG晶片的機械拋光工藝，對機械拋光中使用較細粒度(W1-W2.5)磨粒以及硬質拋光盤拋光時對晶片易

3、造成較大表面缺陷的問題，從磨粒硬度和粒度以及拋光模硬度的角度進行研究和分析，確定導致表面缺陷的根本原因在于拋光盤的硬度過高；通過軌跡計算和仿真，確定了使用偏心保持環(huán)在聚氨酯拋光墊上進行機械拋光的運動形式，并通過單因素實驗優(yōu)化了機械拋光的拋光轉速和拋光載荷，使平面度達到140nm，表面粗糙度RMS達到21.9nm。
　　(3)研究了GGG晶片的化學機械拋光工藝，對化學機械拋光液中硅溶膠的濃度和pH值進行優(yōu)化，為了避免在化學機械拋光中

4、晶片的平面度發(fā)生惡化，采用硬度較高的IC1000聚氨酯拋光墊進行拋光，確定了拋光墊粘貼基底以及拋光墊平整度的測量與擬合方案，采用金剛石修整器并選用合適的修整參數(shù)對拋光墊進行修整，在進一步提高晶片表面粗糙度的基礎上，保證了拋光墊的面形，有效避免了在化學機械拋光中晶片平面度惡化。
　　(4)確定了GGG晶片的組合加工工藝方案，通過該工藝可以高效地對GGG晶片進行加工，使其平面度達到276nm，表面粗糙度達到0.45nm，且對加工后晶片