[发明专利]双激光束分离光学晶体方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于激光加工应用技术领域，具体涉及双激光束分离光学晶体的一种方法和装置，该方法尤其适用于磷酸二氢钾(KDP)光学晶体。

背景技术

KDP光学晶体是用水溶液培养的一种人工光学晶体，属于四方光学晶体。属于这一类型的光学晶体还有ADP(磷酸二氢氨)、KD^*P(磷酸二氘钾)等。由于磷酸二氢钾(KDP)容易生长成大块均匀光学晶体，在0.2～2.5μm波长范围内透明度很高，且抗激光破坏阈值很高，所以在光电子技术中得到广泛的应用，是高功率驱动器中的倍频件和电光器件的重要材料，长期以来在非线性光学方面一直广泛用于光的倍频、和频、差频和混频等。而大尺寸、高质量KDP光学晶体材料则是在核爆模拟技术领域中，不可替代的关键材料，是核能发电中核聚变反应器的关键材料之一。由于西方发达国家禁止出口其大尺寸、高质量KDP光学晶体材料及其相关技术，致使该材料在国际市场上十分紧俏。需求大尺寸、高质量的KDP光学晶体，是我国自行研制核发电机组工作的当务之急，随着核能发电业的发展，KDP光学晶体的需求量将越来越大，建立拥有我国自主知识产权的KDP光学晶体材料生产企业将会带来非常大的经济和社会效益。目前在大尺寸KDP生长工艺技术上已获得了较大的突破，但在大尺寸KDP光学晶体坯体切割分离加工方面，仍然是一个较大的瓶颈。目前我国的KDP光学晶体切割分离方法主要是采用机械方法-油冷锯条切割分离方法，这种分割方法具有如下问题：

1、由于油冷锯条切割加工时产生震动和热效应对具有各向异性、质软、脆性高、易潮解、对加工温度敏感，内部应力大、易开裂的KDP光学晶体造成破坏性伤害极大，使得光学晶体在机械加工时极易发生碎裂；

2、机械切割分离总是存在一定宽度的切口，导致光学晶体分离尺寸精度较差；

3、机械切割分离方位受KDP光学晶体自身各项异性的影响；

4、机械切割分离KDP光学晶体过程中不可避免的产生粉尘和碎屑，将会污染KDP光学晶体表面，破坏高质量的KDP光学晶体表面质量，严重时，将会导致成型KDP光学晶体报废。

发明内容

针对KDP光学晶体在机械切割加工过程中存在以上的问题，本发明提供了一种将高峰值功率、低能量超短脉冲激光束与低峰值功率、高能量激光束相结合的双激光束分离光学晶体方法，该方法实现在分离光学晶体过程中无碎裂、分离精度高、可任意方向分离和无污染的目的；本发明还提供了实现该方法的装置。

本发明提供的一种双激光束分离光学晶体方法，其特征在于，该方法利用高峰值功率、低脉冲能量的第一激光束在光学晶体内形成光损伤线所形成的一个损伤截面，利用低峰值功率、高脉冲能量的第二激光束作用于所述损伤线所形成的损伤截面上，使光学晶体分离。

实现所述方法的装置，其特征在于，该装置包括第一、第二激光加工系统和二维工作台，第一激光加工系统包括第一Z轴移动机构以及依次位于第一光路上的第一激光器、第一扩束准直镜、第一反射镜和第一聚焦镜；第一聚焦镜固定在第一Z轴移动机构上；第二激光加工系统包括第二Z轴移动机构以及依次位于第二光路上的第二激光器、第二扩束准直镜、第二反射镜和第二聚焦镜；第二聚焦镜固定在第二Z轴移动机构上，第一光路与第二光路平行，二维工作台位于第一和第二聚焦镜的下方，用于固定光学晶体。