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和宸晶體科技

2025-02-04 12:14

藍(lán)寶石元件加工之困：亞表面損傷(SSD)對(duì)高能激光系統(tǒng)的致命影響

引言
在萬瓦級(jí)光纖激光器的窗口鏡加工中，我們?cè)l(fā)現(xiàn)一個(gè)詭異現(xiàn)象：經(jīng)傳統(tǒng)研磨拋光的藍(lán)寶石元件，在實(shí)驗(yàn)室檢測時(shí)面型精度達(dá)標(biāo)（PV≤λ/10@1064nm），但裝機(jī)后運(yùn)行不足50小時(shí)即出現(xiàn)微裂紋擴(kuò)散，最終導(dǎo)致透鏡崩邊。經(jīng)FIB-SEM斷層分析，根源在于亞表面損傷層（SSD）的應(yīng)力累積。
SSD的形成機(jī)制

機(jī)械加工殘留：金剛石砂輪研磨時(shí)，藍(lán)寶石表面會(huì)形成約3-5μm的塑性變形層，內(nèi)部存在位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)與微裂紋（<100nm）
熱化學(xué)效應(yīng)：拋光液（如SiO₂溶膠）在局部高溫下與Al₂O₃反應(yīng)生成非晶層，降低抗激光損傷閾值（LIDT）

行業(yè)痛點(diǎn)總結(jié)

檢測盲區(qū)：白光干涉儀等常規(guī)手段難以探測亞微米級(jí)SSD
成本黑洞：裝機(jī)后失效導(dǎo)致的客戶索賠風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)高于加工成本

開放討論

各位同行是否遇到類似問題？
除了截面拋光+蝕刻法（Cross-sectioning），是否有更高效的SSD檢測方案？