高精度YAG超平光学基片高效范成法超精磨削的研究

　　1概述

　　高清晰度电视(HDTv)是21世纪电视产业的技术驭动器，是“九五’期间国家重大科技产品工程项目之一以YAG(Y如UIn八』uZ面切的 GaJ丁以t)新型显示材料制成的高清晰度大屏幕投影电视、红外和激光夜视系统等正深受民用和国防领域的高度青睐.YAG显示材料是用YAG单晶作为衬底，然后在其上采用液相外延或离子注人技术生长一层掺饰的YAG降二YAG)薄膜作发光层制成。为了保证晶格匹配和高的导热率，要求YAG衬底表面无损伤、无变质层;同时，为了保证发光的均匀性和低损耗，对衬底表面粗糙度、表面平整度、表面庇病等提出了很高的技术要求.

　　为了提高大直径光学基片毛坯切片过程中的强度，要求相应地增加基片毛坯的厚度.但成品元件所要求的厚度与基片直径在某种程度上讲并无关，而直径增大带来的基片毛坯厚度增大会导致加工余量的明显变多，因此，设法提高大直径基片的加工效率已成为一个突出的间题.另外，大直径YAG光学基片目前最大的技术间题是如何保证平面度和翘曲，由于基片一般都是国盘状薄片且为硬脆材料，采用端面磨削时，一方面基片非常容易破碎，易产生塌边;另一方面砂轮磨削的宽度随时发生变化，使得砂轮与工件间的弹性变形也发生变化，在磨削基片的中央部位时，弹性变形最大，这样造成磨削面成中凸形状，并随基片直径的增大而增大，基片的平面度变差.还有，由于受加工应力影响，基片往往会产生翘曲，一般直径越大翘曲程度也越大。由此可见，研究大直径高精度基片的高效加工技术是具有重要意义的.现依据批生产、低成本及高精度加工的技术要求的特点，拟利用范成法的磨削原理，研究YAG光学基片高效超精密加工的相关问题.

　　2光学基片的高效加工方法

　　由于光学基片大多是批量生产，不仅要求高精度，而且为了降低成本，还应实现高效率加工。而基片的大直径化问题以及材料本身硬而脆的特性，传统的研磨加工方法已不再适应，现在大多数采用磨削加工，但由于基片的加工技术精度和效率要求很高.被认为高效率的通用磨削加工也不尽人意.

　　采用磨削方法加工墓片，最早由德国开始，当时是将普通磨末改装而成，现在已发展成全自动化专用磨床.根据目前光学基片的加工方式分类，主要有端面磨削和缓进给强力磨削.

　　2.1端面磨削

　　在这种磨削方式中，可采用两种途径，其一是用平行砂轮进行端面磨削，如图1所示.由于砂轮宽度有限，不可能一次加工整个基片表面，必须进行横进给磨削，因而磨削时间较长，加工效率不甚理想.其二是采用杯形砂轮进行端面磨削，如图2所示.由于砂轮直径可按要求任意选择并可进行尺寸调整，不需要横进给，是目前实现高效率磨削加工的较为通用的方法.