近年来,飞秒激光系统(Femto-line laser systems)发展迅速,与之配套的关键组件之一——具有高表面平整度(@633nm下λ/10或λ/4) 的超薄光学窗口或基片(通常厚度为0.1mm、0.2mm)需求量也随之激增。
传统的单面抛光工艺虽然常用于高精度激光级光学元件的制造,但在加工高平整度且超薄的光学元件时却存在困难和不稳定性。原因在于,在单面抛光过程中,光学元件通常固定在沥青盘(pitch plate)上进行抛光,光学元件与沥青盘之间的粘合会引入应力。虽然在粘合状态下可以获得较高的表面平整度和划痕/麻点(S/D)质量,但当光学元件从沥青盘上脱离时,粘合应力会释放,从而导致光学元件的形状发生微小变化,表面平整度下降。光学元件越薄,这种应力释放的影响就越明显,因为微小的形变在整体厚度中所占比例更大。实现超薄光学窗片的高平整度一直是制造商的技术难题。
为了解决这一问题,杭州煦和光电(Hangzhou Shalom EO)成功开发了双面抛光工艺(Double Surface Polishing Method),该工艺在一次加工中同时完成光学元件两面的抛光。整个过程中光学元件不与沥青盘接触,从而避免了应力释放导致的平整度变化,有效地保持了光学元件的高平整度。过去双面抛光工艺未被广泛用于高精度光学制造,原因在于其成品表面质量较低(即较高的S/D值)。煦和光电通过改进抛光设备,成功将表面质量提升至10/5 S/D,同时充分发挥了双面抛光在平整度控制方面的优势。此外,该工艺还实现了优异的平行度(10角秒),特别适用于超薄UVFS(紫外熔融石英)窗口或基片的制造。
煦和光电提供采用BK7、紫外熔融石英(UV Fused Silica)和石英晶体材料制成的高精度超薄窗口。这些光学元件具有优异的10/5表面质量(Scratch/Dig)、10角秒平行度,最小厚度可达0.03mm,直径最小至0.5mm。N-BK7适用于可见光至红外波段(350–2000nm),而UV Fused Silica在紫外波段具有极低吸收率。两种材料都具有良好的机械强度和热稳定性,可在多种条件下工作。此外,还可提供石英晶体窗口。煦和光电提供的标准规格包括:12.7mm×0.2mm(λ/2平整度)、12.7mm×1.0mm(λ/10平整度)、25.4mm×0.2mm(λ/2平整度)以及25.4mm×1.0mm(λ/10平整度),同时可定制其他尺寸。光学窗片可配备安装支架以便操作,并可选择未镀膜或定制AR增透镀膜。
图1. 干涉测试结果(Zygo测量)
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