CN109531344A - Yag系列晶体的光学加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种YAG系列晶体的光学加工方法，属于激光晶体加工领域。所述方法包括：获取基准件，包括相垂直的水平板、竖直板；利用热熔胶将尺寸相同的多个晶体层叠于水平板上，且使多个晶体的沿轴向分布的第一侧面与竖直板粘接，并将第一固定件、第二固定件分别粘接于多个晶体的沿轴向分布的第二侧面、上表面上；填充多个晶体中的缝隙，然后对多个晶体研磨、抛光；将抛光后的多个晶体从基准件、第一固定件与第二固定件所构成的固定腔中取出，并去除每个晶体上的热熔胶；其中，热熔胶包括质量比为(7～8)：1:1的特级松香、蜂蜡与石蜡。本发明提高了晶体的光学加工效率，利于YAG系列晶体的成批加工。

Description

YAG系列晶体的光学加工方法

技术领域

本发明涉及激光晶体加工领域，特别涉及一种YAG系列晶体的光学加工方法。

背景技术

YAG(Yttrium Aluminum Garnet，简称钇铝石榴石)系列晶体，是一种固体激光工作介质材料，已广泛应用于各个领域。其中，相对于军事、工业焊接及切割等领域所使用的大尺寸晶体而言，医疗美容、激光打标等领域所使用的晶体则属于细长型晶体，例如尺寸为Ф3mm×78mm、Ф5mm×85mm的晶体。目前，为了保证上述细长型晶体的光学性能，通常对其进行光学加工。

现有技术提供了一种YAG系列晶体的光学加工方法，具体为，先将一根晶体的下端依次穿过固定件、铜夹具，直至晶体的上端面与固定件的上端面齐平，并利用虫胶将晶体与固定件、铜夹具进行一一粘接。然后将铜夹具卡装至研磨抛光机上，对晶体进行研磨、抛光，以获取光学性能满足要求的晶体。

发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术提供的光学加工方法一次只能加工一根晶体，效率低，不利于YAG系列晶体的成批加工。

发明内容

本发明实施例提供了一种YAG系列晶体的光学加工方法，可以解决现有技术一次只能加工一根晶体，效率低，不利于YAG系列晶体的成批加工的问题。所述技术方案如下：

一种YAG系列晶体的光学加工方法，所述光学加工方法包括：

获取基准件，所述基准件包括相垂直的水平板、竖直板；

利用热熔胶将尺寸相同的多个晶体层叠于所述水平板上，且使所述多个晶体的沿轴向分布的第一侧面与所述竖直板粘接，并将第一固定件、第二固定件分别粘接于所述多个晶体的沿轴向分布的第二侧面、上表面上；

填充所述多个晶体中的缝隙，然后对所述多个晶体研磨、抛光；

将抛光后的多个晶体从所述基准件、所述第一固定件与所述第二固定件所构成的固定腔中取出，并去除每个晶体上的热熔胶；

其中，所述热熔胶包括质量比为(7～8)：1:1的特级松香、蜂蜡与石蜡。

在一种的可能设计中，所述获取基准件，包括：

将所述水平板、所述竖直板置于第一支撑板上，并形成直角；

利用测角仪观测，并手动调节所述水平板与所述竖直板之间的第一夹角，直至所述第一夹角调至89°59′～90°1′；

在所述水平板与所述竖直板之间的待连接处涂抹胶水；

待所述胶水固化之后，利用所述测角仪测量所述水平板与所述竖直板之间的第二夹角，若所述第二夹角不在89°58′～90°2′区间，重复上述步骤，直至所述第二夹角调至89°58′～90°2′。

在一种的可能设计中，在将所述水平板、所述竖直板置于所述第一支撑板之前，在所述第一支撑板的上表面由下至上依次设置第一凡士林油层、隔胶纸、第二凡士林油层。

在一种的可能设计中，在所述利用热熔胶将尺寸相同的多个晶体层叠于所述水平板上之前，所述光学加工方法还包括：

在加热装置上由下至上依次铺设有金属箔纸、隔胶纸，并将所述多个晶体置于所述隔胶纸上；

待所述加热装置加热至70℃～100℃后，将所述热熔胶涂抹在所述多个晶体中的一部分晶体上；

待所述热熔胶熔化之后，将剩余部分晶体与所述一部分晶体混合，以使所述每个晶体上均涂抹有所述热熔胶。

在一种的可能设计中，在将所述金属箔纸铺设在所述加热装置上之前，将所述金属箔纸的四周背对所述加热装置竖直折起。

在一种的可能设计中，所述利用热熔胶将尺寸相同的多个晶体层叠于所述水平板上，且使所述多个晶体的沿轴向分布的第一侧面与所述竖直板粘接，并将第一固定件、第二固定件分别粘接于所述多个晶体的沿轴向分布的第二侧面、上表面上，包括：

在所述水平板上铺设层数为2～4的第一预设层数晶体，并在铺设过程中固定最底层晶体中最外侧的晶体；

将所述第一固定件的下表面、侧面分别与所述水平板、所述第一预设层数晶体的第二侧面粘接；

在所述第一预设层数晶体的上表面铺设第二预设层数晶体，并使所述第二预设层数晶体中沿轴向分布的第一侧面、第二侧面分别与所述竖直板、所述第一固定件粘接；

将所述第二固定件粘接于所述第二预设层数晶体的上表面上，并使所述第二固定件的第一侧面、第二侧面分别与所述竖直板、所述第一固定件粘接。

在一种的可能设计中，所述利用热熔胶将尺寸相同的多个晶体层叠于所述水平板上，且使所述多个晶体的沿轴向分布的第一侧面与所述竖直板粘接，并将第一固定件、第二固定件分别粘接于所述多个晶体的沿轴向分布的第二侧面、上表面上，还包括：

将所述多个晶体的与轴向垂直分布的第一端面竖直置于第二支撑板上；

通过所述基准件、所述第一固定件、所述第二固定件挤压所述多个晶体；

向下按压所述每个晶体，直至所述每个晶体中的下端面与所述第二支撑板接触；

将所述基准件、所述第一固定件或所述第二固定件置于第三支撑板上，并水平放置所述第三支撑板，以使所述每个晶体依靠重力水平分布。

在一种的可能设计中，所述填充所述多个晶体中的缝隙，包括：

加热体积比1：(9～11)的特级松香与白蜡，直至得到液体状的蜡油；

将所述多个晶体的与轴向垂直分布的第一端部浸入所述蜡油中；

待冷却预设时间后，将所述蜡油滴在所述多个晶体的与轴向垂直分布的第二端部上，形成蜡层；

烫平所述蜡层，将使熔化后的蜡层流入至所述多个晶体中的缝隙中。

在一种的可能设计中，所述对所述多个晶体抛光，包括：

在所述固定腔的外壁涂抹石膏层，然后夹持在抛光设备的夹持环中，进行抛光；

其中，所述石膏层包括：质量比为1：(5～7)的水泥、印模石膏。

在一种的可能设计中，所述基准件、所述第一固定件、所述第二固定件均通过YAG系列晶体材质获取。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本发明实施例提供的YAG系列晶体的光学加工方法，通过利用热熔胶将多个晶体以层叠的方式粘接于基准件、第一固定件与第二固定件所构成的固定腔中，可同时对多个晶体进行研磨、抛光，这大大提高了晶体的光学加工效率，利于YAG系列晶体的成批加工。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是松香的粘度与熔点、温度的关系示意图；

图2是本发明实施例提供的金属箔纸的折叠示意图；

图3是本发明实施例提供的光学加工方法中步骤S2的操作示意图；

图4是本发明实施例提供的石膏层的安装示意图。

其中，附图中的各个标号说明如下：

1-基准件；

11-水平板，12-竖直板；

2-晶体；

3-第一固定件；

4-第二固定件；

5-第二支撑板；

6-第三支撑板；

7-石膏层；

8-金属箔纸；

81-金属箔纸的四周；

82-作业区域。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种YAG系列晶体的光学加工方法，该光学加工方法包括：

步骤S1、获取基准件1，基准件1包括：相垂直的水平板11、竖直板12。

步骤S2、利用热熔胶将尺寸相同的多个晶体2层叠于水平板11上，且使多个晶体2的沿轴向分布的第一侧面与竖直板12粘接，并将第一固定件3、第二固定件4分别粘结于多个晶体2的沿轴向分布的第二侧面、上表面上。

步骤S3、填充多个晶体2中的缝隙，然后对多个晶体2研磨、抛光。

步骤S4、将抛光后的多个晶体2从基准件1、第一固定件3与第二固定件4所构成的固定腔中取出，并去除多个晶体2中每个晶体2上的热熔胶。

其中，热熔胶包括：质量比为(7～8)：1:1的特级松香、蜂蜡与石蜡。

需要说明的是，本发明实施例中YAG系列的晶体2包括掺杂的YAG晶体和/或不掺杂的YAG晶体。另外，上述多个晶体2中的每个晶体2的尺寸相同，是指每个晶体2的长度、直径均相同。

下面就本发明实施例提供的YAG系列晶体的光学加工方法的工作原理给予描述：

对YAG系列的晶体2进行光学加工方法的主要目的，是为了保证晶体2的端面粗糙度不大于0.8nm，端面平行度优于0.1λ(λ＝632.8nm)，端面光洁度优于美军技术标准(MIL-PRF-13830B)中的10-5级，垂直度(即端面与轴线的垂直程度)优于5″，平行度(即两个端面的平行程度)优于10″，进而使加工后的晶体2具有优异的光学性能。

本发明实施例通过将质量比为(7～8)：1:1的特级松香、蜂蜡与石蜡配制成热熔胶，使得其与其他过程用胶中的冷胶(例如502胶水)相比，具有良好的流动性、填缝能力，以及偏低的粘接能力。

其中，特级松香的软化点大于76℃，且粘度与软化点、实际温度有关(参见附图1)。考虑到这一点，在特级松香中添加预设比例的蜂蜡、石蜡，不仅可以增加特级松香的韧性，而且可降低特级松香软化点，可控的降低特级松香粘接能力。即，本发明实施例所提供的热熔胶的粘度(与粘接应力成正比)与温度之间不具有线性关系，而是与温度的变化速率有关，即冷却速率越慢，粘度越小，粘接应力也就越小。

基于上述热熔胶具有良好的填缝能力，可使多个晶体2牢固地设置在基准件1、第一固定件3与第二固定件4所构成的固定腔中，进而可利用研磨机、抛光机对多个晶体2进行整体式地研磨、抛光，以对多个晶体2中每个晶体2的端面粗糙度、端面平行度、端面光洁度进行有效控制，以保证每个晶体2的端面粗糙度不大于0.8nm，端面平行度优于0.1λ，端面光洁度优于10-5级。

基于上述热熔胶具有良好的流动性，可使多个晶体2中每个晶体2的外表面上均匀涂覆有热熔胶，使相邻两个晶体2的待接触部位之间的热熔胶厚度相同，这使得每个水平层晶体2中的相邻两个晶体2平行分布，每个竖直层晶体2中的相邻两个晶体2平行分布。由于多个晶体2的沿轴向分布的第一侧面与基准件1的竖直板12接触，多个晶体2的下表面与基准件1的水平板11接触，可使得每个晶体2同时与竖直板12、水平板11平行设置。又由于基准件1的水平板11与竖直板12相互垂直，进而可对每个晶体2的垂直度进行控制，以保证每个晶体2的垂直度优于5″。

基于上述热熔胶具有良好的偏低的粘接能力，待对多个晶体2进行研磨、抛光之后，可施加较小的外力将多个晶体2从基准件1、第一固定件3与第二固定件4所构成的固定腔中取出，避免施力过大而导致多个晶体2发生变形，进而可对多个晶体2中每个晶体2的端面平行度进行控制，以保证多个晶体2中每个晶体2平行度优于10″。

可见，本发明实施例提供的YAG系列晶体2的光学加工方法，通过利用热熔胶将多个晶体2以层叠的方式粘接于基准件1、第一固定件3与第二固定件4所构成的固定腔中，可同时对多个晶体2进行研磨、抛光，这大大提高了晶体2的光学加工效率，利于YAG系列晶体2的成批加工。

下面就本发明实施例提供的YAG系列晶体2的光学加工方法的各个步骤进行描述：

对于步骤S1而言，基准件1中水平板11与竖直板12之间的垂直程度影响每个晶体2的垂直度。本发明实施例为了保证水平板11与竖直板12相互垂直，采取了如下方法制备基准件1，具体包括：

步骤101，将水平板11、竖直板12置于第一支撑板上，并形成直角。

具体为，先利用丙酮棉擦拭水平板11、竖直板12，以保证待加工的晶体2不受外界污染。然后，在第一支撑板的上表面由下至上依次设置第一凡士林油层、隔胶纸、第二凡士林油层，以避免用于粘接水平板11、竖直板12的胶水浸透电容器纸而流入至第一支撑板上，不利于第一支撑板的清洗。最后，将水平板11、竖直板12置于第一支撑板的第二凡士林油层上，并目测使竖直板12的下端部与水平板11竖直接触。

其中，基准件1通过YAG系列晶体材质获取，以保证基准件1的水平板11、竖直板12与代加工的晶体2的膨胀系数相同，进而使得光学加工后的晶体2平行度优于10″。具体地，若待光学加工的晶体2为掺杂的YAG晶体，则基准件1的材质为掺杂的YAG晶体，且掺杂的元素与待光学加工晶体2所掺杂的元素相同。同样地，若待光学加工的晶体2为不掺杂的YAG晶体，则基准件1的材质为不掺杂的YAG晶体。

另外，第一支撑板可以为玻璃板，该类第一支撑板不仅便于获取、价格低廉，而且表面比较平整，能保证基准件的水平板11与竖直板12之间的垂直度。

上述隔胶纸可以电容纸、光纸等，本发明实施例不对隔胶纸的种类进行具体限制，只要能有效防止胶水的渗透即可。

步骤102，利用测角仪观测，并手动调节水平板11与竖直板12之间的第一夹角，直至第一夹角调至89°59′～90°1′。

具体为，将测角仪的井筒向下倾斜45°，并指向水平板11、竖直板12所形成的直角棱线，观察测角仪的目镜内两个反射像偏差。若偏差小于或等于1′，视为水平板11、竖直板12之间的第一夹角达到要求，若偏差大于1′，手动竖直板12，对水平板11、竖直板12之间的第一夹角进行调节，直至偏差小于或等于1′。

步骤103，在水平板11与竖直板12之间的待连接处涂抹胶水。

具体为，按压水平板11与竖直板12，并利用蘸取棒(例如牙签)蘸取少量胶水(例如502胶水)涂抹在水平板11与竖直板12之间的待连接处。

其中，上述胶水可以为502胶，该类胶水便于获取、价格低廉，且速干。

步骤104，待胶水固化之后，利用测角仪测量水平板11与竖直板12之间的第二夹角，若第二夹角不在89°58′～90°2′区间，重复上述步骤，直至第二夹角调至89°58′～90°2′。

需要说明的是，第二夹角与第一夹角均是指水平板11与竖直板12之间的夹角，只是第一夹角是指水平板11与竖直板12在涂抹胶水之前的夹角，第二夹角是指水平板11与竖直板12在涂抹胶水之后的夹角。

具体为，待水平板11与竖直板12连接处的胶水固化之后，例如，静置5s～10s后，停止对水平板11与竖直板12进行按压。将测角仪的井筒向下倾斜45°，并指向水平板11、竖直板12所形成的直角棱线，观察测角仪的目镜内两个反射像偏差。若偏差小于或等于2′，视为水平板11、竖直板12之间的第二夹角达到要求，若偏差大于2′，重复上述步骤101至步骤103，直至偏差小于或等于2′。

待第二夹角达到要求后，静置基准件19min～11min。之后，将基准件1从第一支撑板上取下，并利用丙酮棉擦除水平板11与竖直板12连接处多余的胶水。

对于步骤S2而言，为了利于多个晶体2以层叠地形式固定在基准件1、第一固定件3与第二固定件4所构成的固定腔中，则在利用热熔胶将尺寸相同的多个晶体2层叠于水平板11上之前，本发明实施例所提供的光学加工方法还包括：

步骤2011、在加热装置上由下至上依次铺设有金属箔纸8、隔胶纸，并将多个晶体2置于隔胶纸上。

具体为，在加热装置的加热板上由下至上依次铺设金属箔纸8、隔胶纸，并将多个晶体2、基准件1、第一固定件3与第二固定件4均放置在隔胶纸上。

其中，可以在加热板上铺设多张金属箔纸8，以降低金属箔纸8破损的概率。关于金属箔纸8的种类，可以为铝箔纸、锡箔纸，基于锡箔纸价格便宜的特点，本发明实施例优先考虑。

另外，上述隔胶纸可以为单面光纸，该类隔胶纸便于获取，且价格低廉。可以理解的是，该隔胶纸中朝向多个晶体2的面为光面。

为了防止由于人为操作失误造成待加工的晶体2从隔胶纸上掉落下来，本发明实施例中，在将金属箔纸8铺设在加热装置上之前，将金属箔纸的四周81背对加热装置竖直折起(参见附图2)。

需要说明的是，附图2所示出的箭头表示金属箔纸的四周81折叠的方向。

基于上述结构的金属箔纸8，考虑到加热板的作业面积大小，金属箔纸8的宽度可大于加热装置的加热板宽度，例如大于20mm；同样地，金属箔纸8的长度可大于加热装置的加热板长度，例如大于20mm。通过如此设置，可使金属箔纸8的作业区域82(即未折叠的区域)的面积与加热装置的加热板面积相同。

可以理解的是，上述隔胶纸的尺寸与金属箔纸8的作业区域82相同。

步骤2012、待加热装置加热至后，将热熔胶涂抹在多个晶体2中的一部分晶体2上。

具体为，将多个晶体2中的一部分晶体2平铺在隔胶纸上，举例来说，可以选取待加工的30根晶体2中的15根晶体2，并打开加热装置。待将加热板加热至70℃～100℃(例如70℃、80℃、90℃、100℃、110℃等)后，将热熔胶涂抹在多个晶体2中的一部分晶体2上。之后，若热熔胶顺利融化则关闭加热装置，反之继续加热直至热熔胶可以顺利地融化在晶体2上。

其中，热熔胶的熔点温度也为70℃～100℃，通过如此设置加热装置的加热温度，可使热熔胶顺利融化，使其具有良好的流动性。

步骤2013、待热熔胶熔化之后，将剩余部分晶体2与一部分晶体2混合，以使每个晶体2上均涂抹有热熔胶。

具体为，待热熔胶熔化之后，可以一手拿镊子(例如竹镊子)，一手拿牙签，将多个晶体2中的剩余部分晶体2与一部分晶体2混合，直至使每个晶体2上均涂抹有热熔胶。

待将每个晶体2上均涂抹有热熔胶之后，步骤S2可进一步包括：

步骤202、在水平板11上铺设第一预设层数的晶体2，并在铺设过程中固定最底层晶体2中最外侧的晶体2(参见附图3)。

具体为，戴上手套(例如线手套)，并捏住晶体2的两端头，将其放置在水平板11上，且每次捏取的数量不超过5支，以避免晶体2从手套中脱落。然后，利用镊子(例如竹镊子)将置于水平板11上的晶体2平铺第一预设层数，并使每层晶体2中最内侧的晶体2与竖直板12粘接。且待铺设完第一层晶体2(即最底层晶体2)后，将固定件(例如牙签)竖立在最底层晶体2中最外侧的晶体2上，避免在最底层晶体2上铺设晶体2时，已铺设的晶体2发生塌方。

其中，每层晶体2的数量根据待加工的晶体2数量进行设置，例如待加工的晶体2数量为100根，则每层晶体2的数量为根。

另外，关于第一预设层数晶体的层数的设置，可以设置为2层、3层、4层、5层、6层等。考虑到在水平板11上铺设第一预设层数的晶体2过程中，晶体2会随时发生塌方，本发明实施例中，第一预设层数可设置为2～4。

步骤203、将第一固定件3的下表面、侧面分别与水平板11、第一预设层数晶体2的第二侧面粘接(参见附图3)。

具体为，将第一固定件3的底面与侧面上均涂覆热熔胶，之后将第一固定件3竖立粘接在水平板11的上表面上，并同时使第一固定件3与第一预设层数的晶体2的第二侧面粘接。

可以理解的是，第一预设层数晶体2的第二侧面是指第一预设层数晶体2中与晶体2的轴线平行、并远离竖直板12的侧面。

其中，第一固定件3通过YAG系列晶体材质获取，以保证第一固定件3与待光学加工的晶体2的膨胀系数相同，进而使得光学加工后的晶体2平行度优于10″。具体地，若待光学加工的晶体2为掺杂的YAG晶体，则第一固定件3的材质为掺杂的YAG晶体，且掺杂的元素与待光学加工的晶体2所掺杂的元素相同。同样地，若待光学加工的晶体2为不掺杂的YAG晶体，则第一固定件3的材质为不掺杂的YAG晶体。

步骤204、在第一预设层数的晶体2的上表面铺设第二预设层数的晶体2，并使第二预设层数晶体2中第二预设层数晶体2中沿轴向分布的第一侧面、第二侧面分别与竖直板12、第一固定件3粘接(参见附图3)。

需要说明的是，第一预设层数晶体2与第二预设层数晶体2的总高度小于或等于竖直板12、第一固定件3的最小高度。

步骤205、将第二固定件4粘接于第二预设层数晶体2的上表面上，并使第二固定件4的第一侧面、第二侧面分别与竖直板12、第一固定件3粘接(参见附图3)。

具体为，在第二固定件4的下表面以及第一侧面、第二侧面均涂抹有上述热熔胶，然后将第二固定件4的下表面与第二预设层数的晶体2的上表面接触，第二固定件4的第一侧面、第二侧面分别与竖直板12、第一固定件3接触，以使第二预设层数的晶体2的上表面与第二固定件4粘接，并使第二固定件4的第一侧面、第二侧面分别与竖直板12、第一固定件3粘接。

其中，第二固定件4通过YAG系列晶体材质获取，以保证第二固定件4与待光学加工的晶体的膨胀系数相同，进而使得光学加工后的晶体2平行度优于10″。具体地，若待光学加工的晶体2为掺杂的YAG晶体，则第二固定件4的材质为掺杂的YAG晶体，且掺杂的元素与待光学加工晶体2所掺杂的元素相同。同样地，若待光学加工的晶体2为不掺杂的YAG晶体，则第二固定件4的材质为不掺杂的YAG晶体。

为了使多个晶体2的与轴向垂直的两个端面与固定腔端口齐平以及使相邻两个晶体2进行有效粘接，待铺设第二预设层的晶体2后，本发明实施例中，步骤S2还包括：

步骤206、将多个晶体2的与轴向垂直分布的第一端面竖直置于第二支撑板5上(参见附图3)。

具体为，将第二支撑板5放置在水平的工作台上，并从加热装置的加热板上取下多个晶体2(即第一预设层数的晶体2与第二预设层数的晶体2)以及外壁所粘接的基准件1、第一固定件3与第二固定件4，将多个晶体2与轴向垂直分布的第一端面竖直地置于在第二支撑板5上。

其中，第二支撑板5可以为玻璃板。该类第二支撑板5具有表面平整，且价格低廉的特点。

步骤206、通过基准件1、第一固定件3、第二固定件4挤压多个晶体2。

具体为，戴上手套(例如线手套)，之后多次挤压基准件1、第一固定件3、第二固定件4，以使相邻两个晶体2进行有效粘接，避免在进行研磨、抛光的过程中，晶体2从固定腔中脱落。

其中，挤压的次数可以为4次、5次、6次，本发明实施例不对挤压的次数进行具体限制。

步骤207、向下按压每个晶体2，直至每个晶体2中的下端面与第二支撑板5接触。

具体为，利用按压件(例如牙签)从每个晶体2的上端面向下按压，直至所有晶体2的下端面均与第二支撑板5接触。

步骤208，将基准件1、第一固定件3或第二固定件4置于第三支撑板6上，并水平放置第三支撑板6，以使每个晶体2依靠重力水平分布(参见附图3)。

具体为，将第三支撑板6与基准件1、第一固定件3或第二固定件4的外壁相贴，并同时抓紧第三支撑板6以及基准件1、第一固定件3或第二固定件4，将多个晶体2翻转，使第三支撑板6水平放置，以实现每个晶体2依靠自身重力水平分布。

通过如此设置，可在使每个晶体2的下端面与第二支撑板5接触，部分晶体2发生倾斜的情况下，避免每个晶体2的平行度变差。

其中，第三支撑板6可以为玻璃板。该类第三支撑板6具有表面平整，且价格低廉的特点。

待晶体2冷却后，利用丙酮去掉基准件1、第一固定件3或第二固定件4外部的第三支撑板6。并利用测角仪测量水平板11、竖直板12、第一固定件3、第二固定件4两两之间的夹角，若每个夹角不在89°56′～90°4′区间，需要将多个晶体2加热、拆除，并重复上述各个步骤，直至每个夹角在89°56′～90°

4′区间。

对于步骤S3而言，为了避免由于多个晶体2中出现间隙而导致在研磨、抛光过程中，晶体2发生变形的情况，本发明实施例中，在对多个晶体2进行研磨、抛光之前，先填充多个晶体2中的缝隙，具体为：

步骤301、加热体积比1：(9～11)的特级松香与白蜡，直至得到液体状的蜡油。

具体为，将体积比1：(9～11)的特级松香与白蜡加入至容器(例如铜碗)

中，并利用加热装置(例如酒精灯)对特级松香、白蜡进行加热，使特级松香、白蜡熔化至液体状的蜡油，之后利用铁棒搅拌。

步骤302、将多个晶体2中与轴向垂直的第一端部浸入蜡油中。

具体为，首先熄灭酒精灯，在工作台上铺设至少一张隔油纸(例如光纸)。将外壁粘接有基准件1、第一固定件3与第二固定件4的多个晶体2第一端部浸入蜡油中，待浸泡9min～11min(例如9min、10min、11min)后，静止9″～11″(例如9″、10″、11″)，快速取出，并将浸蜡端向下竖直立于隔油纸上待其自然冷却，完成第一端部封蜡。

步骤303、待冷却预设时间后，将蜡油滴在多个晶体2的与轴向垂直分布的第二端部上，形成蜡层。

具体为，首先利用加热装置(例如酒精灯)重新将容器(例如铜碗)中的蜡油加热至液体状，用吸管吸取铜碗中的蜡油滴在多个晶体2的与轴向垂直分布的第二端部上，直至多个晶体2的第二端部上覆盖预设厚度(例如2mm)的蜡层。

步骤304、烫平蜡层，使熔化后的蜡层流入至多个晶体2中的缝隙中。

具体为，使用电烙铁烫平该蜡层，使熔化后的蜡油流入至多个晶体2中的缝隙中。其中，在烫平蜡层的过程中，若有气泡上顶该蜡层，将牙签***该气泡所在的位置，使该气泡冒出。

待多个晶体2冷却之后，使用汽油棉擦除基准件1、第一固定件3与第二固定件4外壁上的蜡。

之后，对外部粘接有基准件1、第一固定件3与第二固定件4的多个晶体2进行研磨，具体为，将多个晶体2安装在单轴机上，利用铸铁研磨盘将多个晶体2中与轴线垂直的两个端面同时研磨，直至使得每个晶体2的垂直度小于或等于5′。

考虑到机械抛光中的古典抛光法可通过高硬度抛光料对抛光表面进行细微的材料去除，以对控制晶体2抛光表面的平面度更具优势，能够实现晶体2表面平面度≤0.1λ，满足激光器设计需求，对此，本发明实施例采用古典抛光法对多个晶体2进行抛光。并在抛光过程中，通过激光平面干涉仪测量晶体2两个端面的平行度，控制整个表面干涉条纹≤4条。

进一步地，为了使外部粘接有基准件1、第一固定件3与第二固定件4的多个晶体2可牢固地装卡在抛光设备的铝制夹持环中，该步骤可具体为：在固定腔的外壁涂抹石膏层7(参见附图4)，然后夹持在抛光设备的夹持环中，进行抛光。

通过涂抹石膏层7，既可避免利用热熔胶将粘接有基准件1、第一固定件3与第二固定件4的多个晶体2粘接至夹持环内，可防止额外热量的引入；也可避免利用泡沫剂将粘接有基准件1、第一固定件3与第二固定件4的多个晶体2粘接至夹持环内，可防止在抛光过程中多个晶体2与夹持环脱离；也可避免在腔室外壁上涂抹石灰等材料，可防止粘接有基准件1、第一固定件3与第二固定件4的多个晶体2不能从石灰上拆除。

其中，上述石膏层7包括质量比为1：(5～7)的水泥、印模石膏。通过如此设置，可减轻石膏层7在固化过程中对多个晶体2的挤压程度。具体地，水泥为先固化膨胀、后固化收缩，相反地，印模石膏为先固化收缩、后固化膨胀。

另外，如表1所示，印模石膏相对于其他材料具有较小的抗压强度，可省力地将石膏层7从基准件1、第一固定件3与第二固定件4上拆除，避免在拆除石膏层7过程中使用过大的力而使得每个晶体2发生变形，可有效保证晶体2平行度优于10″。

表1

针对于步骤S4，可具体为，待抛光结束之后，将石膏层7从夹持环中去除后取出晶体2，并将晶体2泡在丙酮液体中，使粘接剂溶解于丙酮后，将各个晶体2清洗干净，获得加工好的YAG系列的晶体2。

利用如上所提供的光学加工方法，对114支Ф3×78mm的YAG系列的晶体2进行光学加工，其检测结果如表2所示：

表2

同样，也利用如上所提供的光学加工方法，对114支Ф5×85mm的YAG系列的晶体2进行光学加工，其检测结果如表3所示：

表3

	技术指标	合格数量	合格率
				端面平面度	0.1λ(λ＝632.8nm)	144	100％
端面平行度	≤10″	144	100％
				端面与柱面垂直度	≤5′	144	100％
表面疵病	10-5(MIL-PRF-13830B)	144	100％

可见，本发明实施例提供的光学加工方法，可以一次性加工多个光学指标达标至85％以上的YAG系列晶体。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的说明性实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种YAG系列晶体的光学加工方法，其特征在于，所述光学加工方法包括：

获取基准件(1)，所述基准件(1)包括相垂直的水平板(11)、竖直板(12)；

利用热熔胶将尺寸相同的多个晶体(2)层叠于所述水平板(11)上，且使所述多个晶体(2)的沿轴向分布的第一侧面与所述竖直板(12)粘接，并将第一固定件(3)、第二固定件(4)分别粘接于所述多个晶体(2)的沿轴向分布的第二侧面、上表面上；

填充所述多个晶体(2)中的缝隙，然后对所述多个晶体(2)研磨、抛光；

将抛光后的多个晶体(2)从所述基准件(1)、所述第一固定件(3)与所述第二固定件(4)所构成的固定腔中取出，并去除每个晶体(2)上的热熔胶；

其中，所述热熔胶包括质量比为(7～8)：1:1的特级松香、蜂蜡与石蜡。

2.根据权利要求1所述的光学加工方法，其特征在于，所述获取基准件(1)，包括：

将所述水平板(11)、所述竖直板(12)置于第一支撑板上，并形成直角；

利用测角仪观测，并手动调节所述水平板(11)与所述竖直板(12)之间的第一夹角，直至所述第一夹角调至89°59′～90°1′；

在所述水平板(11)与所述竖直板(12)之间的待连接处涂抹胶水；

待所述胶水固化之后，利用所述测角仪测量所述水平板(11)与所述竖直板(12)之间的第二夹角，若所述第二夹角不在89°58′～90°2′区间，重复上述步骤，直至所述第二夹角调至89°58′～90°2′。

3.根据权利要求2所述的光学加工方法，其特征在于，在将所述水平板(11)、所述竖直板(12)置于所述第一支撑板之前，在所述第一支撑板的上表面由下至上依次设置第一凡士林油层、隔胶纸、第二凡士林油层。

4.根据权利要求1所述的光学加工方法，其特征在于，在所述利用热熔胶将尺寸相同的多个晶体(2)层叠于所述水平板(11)上之前，所述光学加工方法还包括：

在加热装置上由下至上依次铺设有金属箔纸(8)、隔胶纸，并将所述多个晶体(2)置于所述隔胶纸上；

待所述加热装置加热至70℃～100℃后，将所述热熔胶涂抹在所述多个晶体(2)中的一部分晶体(2)上；

待所述热熔胶熔化之后，将剩余部分晶体(2)与所述一部分晶体(2)混合，以使所述每个晶体(2)上均涂抹有所述热熔胶。

5.根据权利要求4所述的光学加工方法，其特征在于，在将所述金属箔纸(8)铺设在所述加热装置上之前，将所述金属箔纸的四周(81)背对所述加热装置竖直折起。

6.根据权利要求1所述的光学加工方法，其特征在于，所述利用热熔胶将尺寸相同的多个晶体(2)层叠于所述水平板(11)上，且使所述多个晶体(2)的沿轴向分布的第一侧面与所述竖直板(12)粘接，并将第一固定件(3)、第二固定件(4)分别粘接于所述多个晶体(2)的沿轴向分布的第二侧面、上表面上，包括：

在所述水平板(11)上铺设层数为2～4的第一预设层数晶体(2)，并在铺设过程中固定最底层晶体(2)中最外侧的晶体(2)；

将所述第一固定件(3)的下表面、侧面分别与所述水平板(11)、所述第一预设层数晶体(2)的第二侧面粘接；

在所述第一预设层数晶体(2)的上表面铺设第二预设层数晶体(2)，并使所述第二预设层数晶体(2)中沿轴向分布的第一侧面、第二侧面分别与所述竖直板(12)、所述第一固定件(3)粘接；

将所述第二固定件(4)粘接于所述第二预设层数晶体(2)的上表面上，并使所述第二固定件(4)的第一侧面、第二侧面分别与所述竖直板(12)、所述第一固定件(3)粘接。

7.根据权利要求1所述的光学加工方法，其特征在于，所述利用热熔胶将尺寸相同的多个晶体(2)层叠于所述水平板(11)上，且使所述多个晶体(2)的沿轴向分布的第一侧面与所述竖直板(12)粘接，并将第一固定件(3)、第二固定件(4)分别粘接于所述多个晶体(2)的沿轴向分布的第二侧面、上表面上，还包括：

将所述多个晶体(2)的与轴向垂直分布的第一端面竖直置于第二支撑板(5)上；

通过所述基准件(1)、所述第一固定件(3)、所述第二固定件(4)挤压所述多个晶体(2)；

向下按压所述每个晶体(2)，直至所述每个晶体(2)中的下端面与所述第二支撑板(5)接触；

将所述基准件(1)、所述第一固定件(3)或所述第二固定件(4)置于第三支撑板(6)上，并水平放置所述第三支撑板(6)，以使所述每个晶体(2)依靠重力水平分布。

8.根据权利要求1所述的光学加工方法，其特征在于，所述填充所述多个晶体(2)中的缝隙，包括：

加热体积比1：(9～11)的特级松香与白蜡，直至得到液体状的蜡油；

将所述多个晶体(2)的与轴向垂直分布的第一端部浸入所述蜡油中；

待冷却预设时间后，将所述蜡油滴在所述多个晶体(2)的与轴向垂直分布的第二端部上，形成蜡层；

烫平所述蜡层，使熔化后的蜡层流入至所述多个晶体(2)中的缝隙中。

9.根据权利要求1所述的光学加工方法，其特征在于，所述对所述多个晶体(2)抛光，包括：

在所述固定腔的外壁涂抹石膏层(7)，然后夹持在抛光设备的夹持环中，进行抛光；

其中，所述石膏层(7)包括：质量比为1：(5～7)的水泥、印模石膏。

10.根据权利要求1～9任一项所述的光学加工方法，其特征在于，所述基准件(1)、所述第一固定件(3)、所述第二固定件(4)均通过YAG系列晶体材质获取。