一、ZnSe晶体加工工艺研究（论文文献综述）
尤丽[1]（2021）在《掺铒钇镓石榴石晶体生长及其激光性能研究》文中指出激光具有高相干性、高方向性、高单色性和高亮度的特点,经过六十余年的研究与发展,激光器已被广泛应用于国防军事、光纤通信和激光医疗等相关领域。激光器可分为染料激光器、气体激光器、半导体激光器和固体激光器。其中全固态激光器由于其输出波长稳定性好、结构紧凑体积小、工作效率高,在众多种类激光器之中脱颖而出。作为全固态激光器的核心材料,激光增益介质的性能对激光器的发展起着至关重要的作用。研制光学质量好、损伤阈值高、激光转化效率高、热学性能优异的激光增益介质是提升固体激光器性能最主要的方法之一。石榴石结构的氧化物晶体具有非常宽的透过光谱,且具有优异的机械性能、热学性质和光学性质。早在20世纪60年代,以Y3Al5O12（YAG）（钇铝石榴石）为代表的石榴石结构激光晶体就受到科学家们的广泛关注。至今,多种石榴石结构系列晶体已经作为激光增益介质应用于固体激光器中。1.5～1.6μm近红外激光位于人眼安全波段,同时又处于大气透明窗口,因此在太空科学研究、遥感测距和多普勒测风雷达等领域具有重要的应用价值。3μm波段的中红外激光位于水的强吸收峰附近,在高温下是黑体辐射的主要能量区,因此在激光医疗、激光武器和导弹制导等方面有重要的应用前景。铒离子（Er3+）具有丰富的能级结构,4Ⅰ11/2→4Ⅰ13/2能级之间的电子跃迁可以产生2.7-3 μm波段的激光,4Ⅰ13/2→4Ⅰ15/2能级之间的电子跃迁可以产生1.5-1.7 μm波段的激光。目前掺Er3+离子的激光晶体是用于1.6 μm和3 μm波段固体激光器的主要增益介质。1.6μm波段的激光器采用同带泵浦技术可以实现高功率、高效率的激光输出。但目前仅在光纤激光器领域获得了较高效率的激光输出,1.6 μm固体激光器的激光输出效率还有待进一步提高。3 μm固体激光器如今面临的主要难题是Er3+离子4111/2能级寿命远小于4113/2能级寿命,在激光震荡过程中存在严重的自终止现象;同时以波长为976 nm的半导体激光器做泵浦源激发3 μm波段激光时,会产生高达2/3的量子亏损,出现严重的热效应,从而导致难以获得高功率、高效率的激光输出。在本论文中以能量回收效应为理论基础,探索在3 μm波段激光性能更为优异的基质材料。针对以上问题,选择了声子能量低于YAG晶体且热学性质优良的Y3Ga5O12（YGG）晶体作为激光基质材料;采用光学浮区法生长了高质量的Er:YGG晶体,表征了该晶体的结构和组分;测试了晶体的热学性质和室温下的光学性质;以高浓度掺杂的Er:YGG晶体为激光增益介质实现了高功率、高效率的2.82 μm波长的连续激光输出;以低浓度掺杂的Er:YGG晶体为激光增益介质实现了高效率的1.64μm波长的连续激光输出;并以Co:LaMgAl11O19晶体作为可饱和吸收体实现了 1.64 μm波段的被动调Q激光输出。论文的主要工作内容如下:1.Er:YGG晶体生长本论文中首先分析了利用光浮区法生长Er:YGG晶体的优势,通过对晶体生长工艺参数的优化,成功生长了不同掺杂浓度（0.5、5、10、20和30at.%）、大尺寸（最大尺寸为φ5×35 mm3）、光学质量良好的Er:YGG单晶;并详细分析了影响晶体质量的因素,包括原料的配制、料棒的制备、晶体生长的速度和转速以及枝晶问题,探索出了一套完整的晶体生长工艺。2.Er:YGG晶体性能表征（1）晶体结构和组分测试在晶体结构测试方面,利用X射线粉末衍射仪测试了晶体的XRD图谱。测试结果显示XRD衍射谱线与YGG晶体的标准卡片衍射峰吻合,可知Er:YGG晶体属于Ia3d空间群,m3m点群,并证明了所生长的晶体具有单晶性和高质量性。Er:YGG晶体粉末XRD精修数据表明,Er:YGG晶体的晶胞参数随着Er3+离子掺杂浓度的增大而减小。在组分测试方面,利用X射线荧光光谱法测试了晶体中Er和Y两种元素的有效分凝系数。由测试结果可知在Er:YGG晶体中,Er3+和Y3+离子的有效分凝系数都接近1。说明各元素在晶体生长过程中分布均匀,实际掺杂浓度与预期掺杂浓度基本一致,实现了组分均匀、高质量单晶的生长。（2）晶体热学性能表征在热学性质方面,测试了Er:YGG晶体的热膨胀、密度、比热、热扩散和热导率,并研究了上述性质随温度变化的规律。当晶体掺杂浓度为0.5、5、10、20和30 at.%时,对应的室温热导率分别为9.7、7.73、7.52、7.23和6.80 W/mK。结果表明,随着掺杂离子浓度的增加,热导率随之减小。（3）晶体光学性质表征在吸收光谱方面,测试了 Er:YGG晶体在室温下的吸收光谱。其中高浓度掺杂的Er:YGG晶体（掺杂浓度为5、10、20和30at.%的晶体）在970 nm附近有较宽的吸收范围,半峰宽为19 nm,其较宽的吸收带降低了对泵浦波长稳定性的要求。离子掺杂浓度0.5 at.%的Er:YGG晶体在1466 nm处有较强的吸收峰,半峰宽为29 nm,吸收截面为9.8×10-21 cm2。通过Er:YGG晶体的荧光寿命和室温发射光谱,发现YGG基质晶体的能级寿命对离子浓度变化较为敏感。Er3+离子浓度为30 at.%的Er:YGG晶体比Er:YAG晶体具有更短的下能级寿命和更长的上能级寿命,在3 μm波段激光输出方面具有更大的优势。Er3+离子浓度为0.5 at.%的Er:YGG晶体相比于Er:YAG晶体,具有更长的荧光寿命和更小的发射截面,从而可以看出Er:YGG晶体具有更强的储能能力,因此对被动脉冲激光输出实验具有重要应用价值。3.激光实验（1）以掺杂浓度为5、10、20和30 at.%的Er:YGG晶体为激光增益介质,实现了中心波长2.82 μm的激光输出。其中掺杂浓度为10 at.%的Er:YGG晶体获得了最大的激光输出功率1.38 W和最大的斜效率35.4%,突破了量子极限（976/2820=34.6%）。（2）以掺杂浓度为0.5at.%的Er:YGG晶体作为激光增益介质,获得了 1641 nm和1650nm的双波长连续激光输出,最高输出功率为3.34W,最大斜效率为42.1%。根据吸收和发射截面,计算了 Er3+离子浓度0.5 at.%的Er:YGG晶体的有效增益截面。从增益光谱可以看出,Er:YGG晶体具有较宽的增益范围,当β>0.25时可获得1640 nm到1650 nm之间的正增益波段。（3）以Co:LaMgAl11O19晶体作为Q开关进行了 1.6 μm波段的被动调Q实验。结果表明调Q性能与Co:LaMgAl11O19晶体的厚度和调制深度密切相关。在实验中,使用厚度为1.05 mm的Co:LaMgAl11O19晶体获得了最短脉宽2.27 μs,使用厚度为0.35 mm的Co:LaMgAl11O19晶体在实验中获得了最大脉冲能量15.49μJ和最高峰值功率4.30 W。脉冲激光的中心波长位于1642 nm和1650 nm,相比于连续激光,脉冲激光具有更窄的发射谱线。综上所述,Er:YGG晶体具有优异的热学性质和激光输出性能,是一种极具应用前景的激光增益介质,在1.6 μm和3 μm波段全固态激光器领域中有着巨大的应用潜力。
张飞[2]（2021）在《Cu2+、Fe3+离子掺杂KTN晶体的生长及其性能研究》文中认为钽铌酸钾(KTa1-xNbxO3;简称KTN)晶体作为功能晶体材料中具有最大二次电光系数的晶体,因其具有优异的电光性能和光折变性能,被广泛的应用于电光偏转、电光调制、电光Q开关、全息存储等相关光学领域。在本文中,我们从晶体生长出发对掺杂铁、铜离子的钽铌酸钾晶体进行了研究,所做主要工作如下:1、本文采用顶部籽晶助溶剂法（Top seeded solution growth,简称TSSG）,通过打造合适的生长温场、调节晶体生长参数,生长出了掺杂铁、铜离子的高质量钽铌酸钾晶体。在晶体生长过程中,首次采用了自动等径控制生长系统对KTN系列晶体的等径生长阶段进行了探索性研究。最后,对生长的Cu:KTN晶体和Fe:KTN晶体进行了晶格结构的测试,结果表明掺杂离子后,KTN晶体的晶格结构没有发生改变依然为钙钛矿结构。2、通过选择合适的定向、切割设备和晶体的研磨抛光工艺,研究了KTN系列晶体的加工工艺,并对加工抛光后的晶体样品进行分析,结果表明加工后的晶片表面光滑洁净无明显的划痕,放大500倍后才能观察到晶体表面个别的凹坑,并且其直径尺寸均小于0.5μm,能够满足光学实验的要求。然后对加工的Cu:KTN晶体和Fe:KTN晶体样品进行了介电性能的测试,测试结果表明,在KTN晶体中掺杂铜离子和铁离子后能够显着的增强晶体的介电性能、降低了其介电损耗,尤其是介电常数的增大非常明显。此外,通过晶体的介电性能测试还确定了晶体样品的相转变温度和居里温度,为后续对晶体中的畴结构研究奠定了基础。3、结合偏振光成像法原理,利用透反射偏光显微镜,研究和观察了晶体中出现的铁电畴结构。在不同温度下对Fe:KTN晶体中铁电畴结构的形成过程进行了分析,并根据畴结构在晶体中的消散分布情况,结合居里温度与晶体组分关系的经验公式,对样品中不同区域的组分分布进行了计算分析,结果表明该晶体样品中组分波动较小其组分梯度为0.08%/mm。4、我们还通过偏心TSSG法生长了Cu:KTN晶体,并对该晶体样品中出现的超晶格结构进行了研究。从晶体生长的溶质分布方面分析了该晶体中周期性超晶格结构的形成原因,利用偏光显微镜在变温过程中对超晶格结构进行了观察,并通过变温激光衍射的方法对超晶格结构进行了表征。实验结果表明,通过偏心TSSG法生长的Cu:KTN晶体中产生了周期性分布的溶质,周期性分布的溶质在晶体内部产生了周期性的电场,这种电场会诱导晶格中Nb5+离子的偏心位移方向,从而在晶体内部产生了周期性超晶格结构。变温激光衍射实验结果表明,该结构在晶体中的周期为3.2μm至3.4μm,并且是以三维结构存在于晶体中。这种自然生长的具有三维超晶格结构的KTN晶体有望在大规模结构的光学探索中开辟新途径,并且研发出新型光电功能器件,例如非易失性电子和光学结构化存储器,空间分辨的微型电光器件等。
张硕[3]（2021）在《金刚石刀具对KDP晶体切削加工表面微缺陷影响研究》文中提出磷酸二氢钾（Potassium Dihydrogen Phosphate,KDP）晶体由于出色的非线性光学特性,被广泛应用于光电开关、激光倍频等光学元器件。然而因为其易潮解、质软、高脆性等材料特性,单点金刚石飞切加工技术是目前最有效的加工方法。但从实际加工情况来看,加工表面质量不稳定、表面微缺陷仍存在,且刀刃质量差导致刀具切削性能不稳定。因此,本文致力于深入探究KDP晶体的材料去除机理及表面形成过程,研究金刚石刀具相关因素在KDP晶体加工过程中的作用机理。首先,本文通过分析切削力及切削区域中静压力场的影响,建立了KDP晶体切削加工表面相对裂纹长度模型。该模型通过对加工中切削区域材料形成的裂纹进行量化分析,表征了裂纹扩展尖端与最终加工表面的几何距离,揭示了刀具前角、刃倾角及加工参数对KDP晶体材料去除模式和已加工表面微缺陷的影响机制。通过断续直角切削实验与斜角切削实验验证了模型的正确性。结果表明,大于等于25°的负前角刀具有助于抑制裂纹的产生,并有效地控制裂纹不扩展至加工表面;对于刀具刃倾角而言,15°至45°范围的刃倾角可以有效地抑制裂纹的扩展,增大晶体表面实现塑性域切削的临界进给量。其次,为了在有限元（Finite Element,FE）仿真中可以准确地描述KDP晶体切削变形行为,本文基于纳米压痕实验结果,采用Oliver-Pharr拟合结合量纲分析的逆分析法,获得了KDP晶体材料本构模型参数。基于此材料本构模型,建立了KDP晶体FE-SPH（Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH）耦合切削模型,进行了刀具前角及刃倾角相关的切削仿真工作。仿真结果表明,不同刀具前角和刃倾角的静压力分布状况明显不同,这对加工中裂纹、表面的形成和切屑的状态有重要影响。此外,斜角切削使得切屑偏向未加工工件一侧流出,同时刀刃干涉区减小有利于减少塑性侧流及切屑撕裂现象,但加工表面的粗糙度受到多重因素的综合影响。再次,针对材料的软脆特性,本文分析了KDP晶体斜角切削加工表面粗糙度的几种分量来源,建立了包含圆弧形刀刃轮廓的运动学分量、塑性侧流分量、材料弹性回复分量以及表面缺陷分量的粗糙度理论模型。通过大范围进给量的斜角切削实验,在塑性加工范围和脆性加工范围综合验证了该粗糙度模型的正确性。结果表明,刀刃轮廓运动学分量在大刃倾角时会剧增,塑性侧流在15°刃倾角时有最小值,而材料弹性回复会随着刃倾角增大而增大。关于模型的预测精度,基于斜角切削相对裂纹长度模型建立的粗糙度缺陷分量使预测结果在塑性区和脆性区都保持了较高精度。从整体上看,15°刃倾角对应的加工表面粗糙度最小。最后,本文利用原子力显微镜进行刀刃微缺陷的检测与分析工作,并通过SPH切削仿真探究了刀刃微缺陷对表面加工质量的影响机理。基于仿真结果,提出刀刃钝化方法来去除刀刃微缺陷。钝化中优化刀具俯仰角度以保证刃口的锋利度,并结合二次刃磨前刀面的方法探索微负倒棱刀具的复合工艺制造方法。最后通过KDP晶体切削加工实验,验证了钝化后刀具切削性能的提升。综合本文研究成果,提出了基于刀刃质量控制的KDP晶体斜角切削加工方法。该方法采用高质量微负倒棱刀具在-25°前角和15°刃倾角下,加工出了Ra 1.36 nm的超光滑表面。
明舜[4]（2020）在《超薄激光晶体固结磨料研磨抛光研究》文中认为钇铝石榴石（YAG）晶体具有晶场分裂能高、易于稀土离子掺杂、光转效率高和长时间工作不产生色心等优点,是应用最广泛的激光晶体之一;以超薄YAG晶体为增益介质的薄片激光器广泛应用于激光点火、测距、导弹拦截、轨道空间碎片清理、医学美容等军事、国民经济领域。固结磨料研磨抛光技术具有平坦化能力优、对抛光液依赖性小、对工件形貌选择性高、工艺可控性强等优点。本文采用固结磨料研磨抛光YAG晶体,探索适合YAG晶体加工的固结磨料研磨垫和抛光垫,研究固结磨料研磨和抛光YAG晶体的优化工艺参数,研究控制超薄工件加工过程中破损的应对策略,设计超薄YAG晶体加工工艺路线,获得了超薄YAG晶体固结磨料研磨抛光加工工艺方法。本文的主要研究工作和研究成果如下:（1）确定了适合YAG晶体加工的固结磨料研磨垫和抛光垫及优化工艺参数。固结磨料研磨YAG晶体时,应选择硬度较大的基体和粒径为15-25μm的金刚石磨粒制备固结磨料研磨垫;当研磨压力为32.7 k Pa,研磨垫转速为75 r/min,转速比为1时,固结磨料研磨YAG晶体的效果最佳。固结磨料抛光YAG晶体时,应选择硬度适中（为II）的基体和粒径为3-5μm的金刚石磨粒制备固结磨料抛光垫;当抛光压力为48.3 k Pa,抛光垫转速为70 r/min,转速比为1,抛光液p H值为10时,固结磨料抛光YAG晶体的效果最好。（2）超薄YAG晶体研抛过程中的破损控制研究。采用Griffith断裂理论计算YAG晶体内裂纹发生扩展时的最大工作应力,分析不同工艺条件下超薄YAG晶体抛光时所受到的应力。研究了YAG晶体厚度、粘贴方式、抛光压力对应力大小和分布的影响,并与最大工作应力对比,确定了YAG晶体加工的粘贴方式为垫边粘贴法,得到了垫边YAG晶体的最优尺寸为10 mm×20mm,研抛超薄YAG晶体时,垫边晶体的破损极限为3 mm。（3）获得了优化的超薄YAG晶体的固结磨料研抛工艺。设计了固结磨料研抛超薄YAG晶体的工艺流程,比较三角粘贴法和垫边粘贴法加工的超薄YAG晶体,发现垫边粘贴法更适合加工超薄YAG晶体加工,从而验证了仿真的结果。在工件自转的基础上,增加摆动,采用摆动法固结磨料研抛YAG晶体,并得到了研磨优化的工艺参数为:研磨压力43.6 k Pa,研磨垫转速80 r/min,摆速40摆/min;抛光优化的工艺参数为:抛光压力43.6 k Pa,抛光垫转速60 r/min,摆速40摆/min。摆动法固结磨料研抛出的超薄YAG晶体厚度更薄（厚度为0.142 mm）、效率更高（研磨效率提高了1.42倍）、平面度更好（平面度为1.523 wv）,是超薄YAG晶体的有效加工方式。
王景坡,凌洋,袁巨龙,杭伟,张韬杰[5]（2019）在《典型铁电功能材料加工技术现状及展望》文中研究说明针对铁电功能材料硬度低、脆性大、易破损、加工效率低,很难满足高效超精密加工的要求的问题,选取了三硼酸锂、硫化锌、硒化锌、碲锌镉等几种典型铁电材料,通过调研国内外最新的研究成果,对其加工原理、方法等进行了深入的分析研究。研究结果表明:随着游离磨料研抛、固结磨料研抛、单点金刚石超精密车削、数控抛光等技术广泛应用于铁电材料的加工中,铁电材料的面型精度、表面质量和加工效率得到了进一步的提升,其应用前景看好。
曲美娜[6]（2020）在《KDP晶体精密磨削理论与关键工艺研究》文中研究表明磷酸二氢钾（KH2PO4,简称KDP晶体）从近红外到紫外均具有良好的透明性、优异的电光系数、较大的非线性光学系数和较高的激光损伤阈值,被广泛地应用于电光调制器、调Q开关和高速摄影用的快门等光学元件中。同时,KDP晶体可通过人工生长获得大口径（>400mm）,成为激光核聚变点火系统中不可替代的光学元件。KDP晶体从生长到被加工成光学元件需要经历一系列的加工工序,制造工序繁琐、生产周期长。为提高KDP晶体的加工效率,缩短其生产周期,本文提出以磨削的方式,实现KDP晶体的精密加工,并对其磨削可行性、正交各向异性磨削温度场解析解模型的推导与实验验证和无结合剂砂轮的开发与磨削性能评价等方面进行了研究,主要的研究内容与结果如下:基于各向异性结构力学、显微压痕试验和Anstis断裂韧性计算模型,分析了KDP晶体弹性模E、显微维氏硬度Hv和断裂韧性KIC的各向异性,并依此确定[100]或[010]晶向为最佳磨削加工的方向;通过分析磨料平均尺寸和加工参数对表面加工质量的影响,确定了适合精密磨削加工的砂轮类型和加工参数;开展了KDP晶体可磨削性试验研究,以表面粗糙度、表面形貌、亚表面损伤层深度和加工效率为评价指标,对比单点金刚石车削,发现:磨削加工KDP晶体,可获得表面粗糙度约为0.25μm、亚表面损伤层深度≤6μm,与单点金刚石精密车削相近的加工质量,且加工效率提高10倍。根据各向异性介质的热传导方程,推导了杯型砂轮平面磨削KDP晶体的解析解温度场模型,并在推导该温度模型的过程中,考虑杯型砂轮的磨削特点,提出采用二次函数热源密度分布模型计算磨削温度;同时,为实现对温度敏感材料磨削温度更精确的控制,本文还考虑了砂轮在切入切出有限长工件时,热源面积变化因素,进一步推导了立轴端面轴进给磨削KDP晶体的动态热源瞬时磨削温度场解析解模型。通过磨削温度测量实验,对杯型砂轮磨削KDP晶体的解析解温度场模型进行了验证。将K型热电偶测得的磨削温度信号与采用均匀分布、三角形分布和二次函数热源密度分布模型计算的磨削温度曲线进行了系统对比,验证了二次函数热源密度分布假设的合理性;此外,还系统对比了不同加工参数下,实验测量与理论计算的磨削温度,随砂轮速度、工件进给速度和磨削切深的变化规律,验证了磨削温度场理论模型;证明了采用动态热源瞬时磨削温度场模型能够更准确的预测KDP晶体的磨削温度。通过对不同磨削温度下,加工表面形貌的观测和应用Raman光谱法对晶体加工表面拉曼特征峰的检测,定性的证明了采用磨料平均尺寸为36μm的树脂结合剂砂轮磨削KDP晶体,加工表层不存在热损伤龟裂纹、新物质和材料的新相等热损伤问题,可用于KDP晶体的精密磨削加工。针对传统砂轮磨削KDP晶体时,存在的结合剂和磨粒嵌入问题,打破传统砂轮的固有结构,开发了一款无结合剂金刚石砂轮。通过对比不同类型金刚石的特点和不同激光器对金刚石的烧蚀能力,选择采用飞秒激光在大口径CVD金刚石表面构造微切刃的方法制造无结合剂金刚石砂轮。通过开展磨削性能评价试验,以砂轮的磨损形式、磨削比G、磨削力（Fn、Ft）、磨削力比（Fn/Ft）、比磨削能es、表面粗糙度Ra、表面形貌和亚表面损伤层深度SSD为评价指标,对比传统砂轮,证明了采用该砂轮磨削KDP晶体不仅具有高达1000的磨削比、并且砂轮磨损形式单一,可避免在晶体加工表面引入结合剂嵌入和磨粒脱落嵌入。为进一步改善无结合剂金刚石砂轮对KDP晶体的表面加工质量,基于对立轴端面轴进给磨削方式的特点分析,设计并制造了一款具有正前角的无结合剂金刚石砂轮。在砂轮表面的主切削区设计并制造具有5°正前角的切削刃,并通过磨削性能评价实验,对比主切削区前角为0°的无结合剂金刚石砂轮,验证了采用该具有正前角的无结合剂金刚石砂轮能够有效的减小磨削力、比磨削能和表面粗糙度,可用于KDP晶体的高效低损伤精密磨削加工。
马欣,胡海朝[7]（2019）在《CVD ZnSe光学透镜超精密加工工艺优化技术研究》文中提出基于对某研究所近半年CVD Zn Se光学透镜及质量情况统计数据的分析,找出了导致CVD ZnSe光学透镜合格率低的主要超差指标为中心厚度超差、表面疵病超差、面形超差和表面粗糙度超差,进一步分析发现表面疵病与表面粗糙度超差是导致中心厚度和形面超差的根本原因。通过对球面透镜和非球面透镜加工流程进行分析,明确了抛光和单点金刚石车削过程为造成表面粗糙度超差和表面疵病超差的主要工序。分别对抛光和单点金刚石车削加工过程中关键工艺参数进行了试验研究,发现了各个工艺参数对产品质量指标的影响规律,并最终确定了最优加工工艺方案,有效提高了CVD ZnSe光学透镜超精密加工的产品合格率。
李富仁[8]（2018）在《离子束加工KDP晶体的工艺与关键技术研究》文中研究说明KH2PO4（KDP）晶体是用于强光光学系统中的关键非线性光学元件,可对激光实现二倍频和三倍频转换。KDP晶体物理化学性质特殊:表面质软、对热敏感易破损,在空气中易吸收水分产生潮解。强光光学系统对KDP晶体的加工质量要求苛刻:KDP晶体加工口径须达到400mm以上,加工后表面频段误差控制在NIF标准线以下,加工后表面无划痕、损伤等加工缺陷。KDP晶体特殊的物理化学性质及强光光学系统严苛的加工指标要求给现有的加工工艺提出了极大的挑战。KDP晶体,特别是大口径KDP晶体的高精度、高质量加工是研究热点问题。离子束抛光工艺是目前新型的高精度抛光技术,具有非接触加工、真空无污染、加工精度高等优点,是KDP晶体新的加工工艺。但是在离子束加工过程中,由于离子束轰击使得KDP晶体局部区域温度上升,容易引发KDP晶体产生热破损。本文针对KDP晶体离子束加工工艺开展研究,提出基于温度梯度误差控制的离子束大步距跨行扫描修形方法,解决了KDP晶体离子束加工产生的热破损问题。最终将离子束加工工艺引入到KDP晶体加工工艺当中,实现了KDP晶体离子束高精度修形。论文主要研究工作包含以下内容:1、KDP晶体离子束抛光可加工性分析。由于离子束加工热效应的存在,在加工过程中容易使得KDP晶体产生热破损。本文对离子束加工过程中的温度变化进行准确的测量。证明了在离子束轰击过程中,KDP晶体结构不会产生变化。通过实验获取不同束径去除函数沉积到工件表面的热量,以及工件在真空室内的对外热量散射系数,为KDP晶体离子束加工过程中的温度场建模提供依据。对KDP晶体受热产生破损的具体机理开展分析,给出热破损判据。有效的防止KDP晶体在离子束加工过程中产生破损,从而为后续KDP晶体离子束加工提供基础。2、KDP晶体的中高频误差与表面质量演变研究。KDP晶体表面粗糙度值及频段误差值是影响KDP晶体表面加工质量的关键指标。本文重点对离子束加工过程中,KDP晶体表面粗糙度值的演变规律进行研究,得出KDP晶体粗糙度在离子束轰击过程中,随去除深度、入射电压、入射角度的变化规律,为后续确定离子束加工最优参数提供依据。对KDP晶体频段误差指标进行研究,给出KDP晶体不同频段误差的测量方法。提出用大束径、氪离子轰击KDP晶体表面,最大限度的去除表面频段误差。最后提出利用离子束清洗工艺去除KDP晶体表面划痕等缺陷,并给出KDP晶体离子束加工过程中的防护方法,为后续KDP晶体的离子束修形工艺提供基础。3、离子束加工KDP晶体的清洗、修形工艺研究。为将离子束加工工艺引入到KDP晶体加工工艺当中,实现KDP晶体高效、高精度加工,本文对KDP晶体离子束加工关键技术开展研究。采用材料比对法和离子束断续轰击法得到了准确的KDP晶体加工去除效率。提出大步距跨行扫描修形工艺,解决了KDP晶体离子束加工存在的热破损难题。最后,采用依托面形计算驻留时间修形工艺,实现了KDP晶体的高精度修形。4、KDP晶体组合加工工艺理论研究。KDP晶体加工需要多种加工工艺协同配合,以满足强光光学系统对KDP晶体的指标要求。本文对当前KDP晶体切削加工工艺、磁流变抛光工艺和离子束抛光工艺进行简要分析。针对不同工艺加工KDP晶体的优缺点,对其进行优化组合,提出KDP晶体组合加工工艺,实现KDP晶体加工各项指标快速收敛。采用切削初始加工+离子束大束径修形+磁流变抛光抑制频段误差+离子束小束径倾斜入射去除污染的组合加工工艺理论,实现KDP晶体的高精度、高质量加工。通过本文的研究,我们将离子束加工工艺引入到KDP晶体加工工艺当中,得到了一条适合KDP晶体高效、高精度加工的完整工艺路线。本研究工作为强光光学系统中关键光学元件的加工提供有效的技术支撑,同时也为其它软脆功能晶体的加工提供有效的借鉴。
肖琪[9]（2017）在《KDP晶体加工缺陷诱导损伤特性及阈值提升研究》文中指出KDP晶体元件是高能激光装置的基本组件,它的损伤性能将直接影响激光光束的输出功率及质量。得益于晶体生长和激光预处理技术的发展,当前KDP晶体体损伤已得到有效控制,但表面损伤问题日益凸显。由于KDP晶体加工表面容易残留小尺度波纹、污染性杂质以及划痕等损伤前驱体,现有晶体元件的抗损伤能力还难以满足激光装置的要求。为了进一步提升KDP晶体的激光损伤阈值,本文以晶体加工表面前驱体缺陷为研究对象,重点研究了KDP晶体加工缺陷对其损伤性能的影响规律,旨在进一步探索损伤机理,为优化KDP晶体加工工艺提供理论指导并最终确定最优的组合工艺。主要研究内容包括:（1）简述了KDP晶体表面缺陷的表征和检测以及损伤性能测试技术,形成了缺陷表征-光热弱吸收-损伤阈值为一体的KDP晶体损伤评价标准。（2）研究了KDP晶体表面小尺度波纹诱导激光损伤的规律。通过FDTD仿真分析了小尺度波纹的周期和幅值对晶体光强调制的影响,仿真结果表明:在06μm范围周期（尤其当T=2μm时）是影响光强分布的主导因素,在650μm时幅值是影响光强分布的主要原因;050μm的小尺度波纹造成的光强增强因子可达到35倍。此外,还分析了不同后处理工艺下小尺度波纹的变化规律并由此提出了改善小尺度波纹的建议。（3）研究了铁元素污染和划痕缺陷对KDP晶体激光损伤性能的影响规律。通过FDTD仿真发现表面污染引发的光强调制远远大于表面划痕,光热弱吸收和损伤阈值实验结果也验证了铁元素污染是诱发激光损伤的主导因素。当KDP晶体表面光热弱吸收值达到71.63ppm时,将会发生激光损伤。（4）研究了离子束抛光和组合工艺下KDP晶体表面前驱体缺陷及其损伤性能的演变规律。当离子束抛光去除深度为100nm时,晶体的损伤表现最佳;SPDT+MRF+IBF的组合工艺能够有效控制元件表面的多种缺陷,使其损伤阈值提高了近50%。
李淑萍[10]（2017）在《ZnSe晶体单点金刚石车削加工技术研究》文中指出红外技术作为一种高新技术,不仅广泛应用于太空领域,还在国防安全和部分民用领域占据重要地位。随着现代化武器装备的迅猛发展,有关红外光学材料特性的研究及相应光学元件的加工问题,备受世界各国关注。目前,国外对于ZnSe等多种红外光学材料,已能够进行较为成熟的镜面车削加工,但鉴于其重要的军事科研价值,该加工工艺具有高度的保密性。虽然,国内也有多家单位从事ZnSe晶体材料的超精密车削加工技术研究,但限于加工技术水平与加工经验的不足,尚未获得理想的镜面加工效果。因此,面对国外的技术封锁,我们必须自行研究超精密加工过程中关键技术的解决方案,以探寻出一种新型的、适于ZnSe等软脆多晶材料的超光滑镜面加工的工艺方案。本文主要围绕ZnSe晶体材料的单点金刚石车削加工工艺展开系统的研究。具体研究内容如下:首先,依据ZnSe晶体的材料特性以及脆性材料的单点金刚石车削加工特点,建立起反映实际三维加工特征的理论切削模型。通过分析“脆-塑耦合”理论和模型仿真结果,探寻出ZnSe晶体镜面切削的临界加工条件,并针对加工中的关键问题,如最小切削厚度、“脆-塑转变”深度以及临界未变形切屑厚度等进行探究。利用超精密车削模型分别对刀具进给量、切削深度、刀具前角、刀尖圆弧半径等临界参数范围进行了预测或优选,为后续研究提供了理论指导。其次,基于非线性有限元分析软件ABAQUS,综合前文探索到的硒化锌晶体的本构关系模型以及实际加工特点,对硒化锌晶体切削过程进行仿真建模分析。研究了切削用量以及刀具几何特征等工艺参数对硒化锌晶体车削过程中加工表面质量的影响规律,对工件材料的脆性去除现象给出合理解释,为切削实验提供了理论支持。最后,根据仿真分析所获得的工艺参数优先级,进行实验方案设计,对建模与仿真的成果进行验证,系统研究了各工艺参数对改善ZnSe晶体加工表面质量的作用及其内在联系。整合相关理论、仿真和实验结果,对各加工参数进行优选以获得较为理想的超光滑ZnSe晶体镜面。
二、ZnSe晶体加工工艺研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、ZnSe晶体加工工艺研究（论文提纲范文）
（1）掺铒钇镓石榴石晶体生长及其激光性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 引言 |
| §1.2 1.6μm和3μm激光简介 |
| §1.3 1.6μm和3μm激光器研究现状 |
| §1.3.1 1.6μm激光器研究现状 |
| §1.3.2 3μm激光器研究现状 |
| §1.4 激光增益介质的选择 |
| §1.5 本论文的主要研究工作 |
| 参考文献 |
| 第二章 掺铒钇镓石榴石晶体生长 |
| §2.1 引言 |
| §2.2 光浮区法晶体生长概述 |
| §2.3 掺铒钇镓石榴石晶体生长 |
| §2.3.1 多晶料制备 |
| §2.3.2 多晶料棒的制备 |
| §2.3.3 晶体生长工艺及退火 |
| §2.4 影响晶体质量的因素 |
| §2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 Er:YGG晶体结构、组分及热学性质表征 |
| §3.1 引言 |
| §3.2 Er:YGG晶体结构分析 |
| §3.3 Er:YGG晶体组分表征 |
| §3.4 Er:YGG晶体热学性质表征 |
| §3.4.1 热膨胀和密度 |
| §3.4.2 比热容 |
| §3.4.3 热扩散及热导率 |
| §3.4.4 热冲击系数 |
| §3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 Er:YGG晶体光学性质表征 |
| §4.1 引言 |
| §4.2 吸收光谱 |
| §4.3 荧光寿命 |
| §4.4 荧光光谱 |
| §4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 Er:YGG晶体激光性能研究 |
| §5.1 引言 |
| §5.2 铒离子的交叉弛豫 |
| §5.3 3μm连续激光实验 |
| §5.4 1.6μm连续激光实验 |
| §5.5 1.6μm被动调Q激光实验 |
| §5.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| §6.1 主要研究工作 |
| §6.2 主要创新点 |
| §6.3 有待进一步开展的工作 |
| 攻读博士学位期间发表论文情况 |
| 攻读博士学位期间所获奖励以及专利申请情况 |
| 致谢 |
| Paper 1 |
| Paper 2 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（2）Cu2+、Fe3+离子掺杂KTN晶体的生长及其性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 功能晶体材料介绍及分类 |
| 1.2 课题研究背景及意义 |
| 1.3 钽铌酸钾系列晶体的研究进展与现状 |
| 1.3.1 钽铌酸钾晶体结构及其生长研究 |
| 1.3.2 国内外研究进展与现状 |
| 1.4 课题来源及本文主要工作 |
| 第2章 铜、铁掺杂的钽铌酸钾晶体生长及结构分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 钽铌酸钾系列单晶生长方法 |
| 2.3 实验设备及实验原料 |
| 2.3.1 实验设备 |
| 2.3.2 实验原料 |
| 2.4 铜、铁掺杂的钽铌酸钾单晶生长 |
| 2.4.1 原料合成及多晶料的制备 |
| 2.4.2 单晶生长 |
| 2.4.3 晶体生长过程中的影响因素 |
| 2.5 掺杂KTN晶体的结构测试 |
| 2.6 自动等径控制系统 |
| 2.6.1 自动等径控制生长晶体 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 KTN系列晶体的加工工艺探究及介电性能测试 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 晶体的加工工艺探究 |
| 3.2.1 晶体的定向工艺 |
| 3.2.2 晶体的切割工艺 |
| 3.2.3 晶体的组方和研磨工艺 |
| 3.2.4 晶体的抛光工艺 |
| 3.3 掺杂KTN晶体的介电性能测试 |
| 3.3.1 介电性能测试方法及设备 |
| 3.3.2 样品测试结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 KTN系列晶体中铁电畴结构的表征 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 KTN晶体中铁电畴结构的形成原因及表征方法分析 |
| 4.2.1 KTN晶体中的铁电畴结构形成原因分析 |
| 4.2.2 KTN晶体中的铁电畴结构表征方法的分析与选择 |
| 4.3 晶体中铁电畴结构的观察 |
| 4.3.1 Fe:KTN晶体中畴结构的观察 |
| 4.3.2 晶体中的超晶格现象 |
| 4.3.3 偏心顶部籽晶提拉法生长Cu:KTN晶体 |
| 4.3.4 Cu:KTN晶体中超晶格结构的观测 |
| 4.4 Cu:KTN晶体的激光衍射实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间主要科研成果 |
| 一、发表学术论文 |
| 二、其它科研成果 |
（3）金刚石刀具对KDP晶体切削加工表面微缺陷影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 KDP晶体飞切加工技术及表面质量研究现状 |
| 1.2.2 脆性材料超精密切削加工机理研究现状 |
| 1.2.3 超精密车削表面粗糙度研究现状 |
| 1.2.4 国内外研究现状分析 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 KDP晶体切削加工表面相对裂纹长度模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 KDP晶体直角切削相对裂纹长度建模 |
| 2.2.1 KDP晶体直角切削模型及切削力 |
| 2.2.2 KDP晶体直角切削相对裂纹长度模型 |
| 2.3 KDP晶体斜角切削相对裂纹长度建模 |
| 2.3.1 KDP晶体斜角切削模型及等效前角 |
| 2.3.2 KDP晶体斜角切削力模型 |
| 2.3.3 KDP晶体斜角切削相对裂纹长度模型 |
| 2.4 KDP晶体切削加工表面相对裂纹长度模型的实验验证 |
| 2.4.1 KDP晶体直角切削中金刚石刀具前角对相对裂纹长度的影响 |
| 2.4.2 KDP晶体斜角切削中金刚石刀具刃倾角对相对裂纹长度的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 金刚石刀具前角和刃倾角对KDP晶体切削过程影响的FE-SPH仿真研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 KDP晶体力学性能及材料本构模型的参数辨识 |
| 3.2.1 KDP晶体力学性能 |
| 3.2.2 KDP晶体材料本构模型的参数辨识 |
| 3.3 金刚石刀具前角对KDP晶体切削过程影响的FE-SPH仿真 |
| 3.3.1 直角切削FE-SPH仿真模型的建立 |
| 3.3.2 直角切削静压力分布仿真结果 |
| 3.4 金刚石刀具刃倾角对KDP晶体切削过程影响的FE-SPH仿真 |
| 3.4.1 斜角切削FE-SPH仿真模型的建立 |
| 3.4.2 斜角切削静压力分布仿真结果与加工表面粗糙度分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 KDP晶体斜角切削加工表面粗糙度模型 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 KDP晶体斜角切削加工表面粗糙度建模 |
| 4.2.1 软脆性材料斜角切削加工表面粗糙度分量来源分析 |
| 4.2.2 圆弧形刀刃轮廓的粗糙度运动学分量 |
| 4.2.3 最小切削厚度影响的粗糙度塑性侧流分量 |
| 4.2.4 等效刃口钝圆半径影响的粗糙度弹性回复分量 |
| 4.2.5 基于相对裂纹长度模型的粗糙度缺陷分量 |
| 4.3 KDP晶体斜角切削加工表面粗糙度模型的实验验证 |
| 4.3.1 实验方案 |
| 4.3.2 表面粗糙度模型验证与结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 金刚石刀具刀刃微缺陷对KDP晶体切削加工表面微缺陷影响研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 金刚石刀具刀刃微缺陷的检测与分析 |
| 5.2.1 金刚石刀具机械刃磨制造工艺及刀刃质量检测方法 |
| 5.2.2 金刚石刀具刀刃微缺陷的特征研究 |
| 5.3 考虑金刚石刀具刀刃微缺陷的KDP晶体SPH切削仿真研究 |
| 5.3.1 增大钝圆型刀刃微缺陷 |
| 5.3.2 内凹月牙型刀刃微缺陷 |
| 5.3.3 平坦平刃型刀刃微缺陷 |
| 5.3.4 切削仿真中刀刃微缺陷的影响结论 |
| 5.4 刀刃质量对加工表面微缺陷影响研究 |
| 5.4.1 刀刃钝化方法与钝化结果 |
| 5.4.2 微负倒棱刀具复合工艺制造方法 |
| 5.4.3 刀刃质量对加工表面微缺陷影响实验研究 |
| 5.4.4 基于刀刃质量控制的KDP晶体斜角切削加工方法 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（4）超薄激光晶体固结磨料研磨抛光研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 YAG晶体介绍及应用 |
| 1.2.1 YAG晶体应用 |
| 1.2.2 YAG晶体加工现状 |
| 1.2.3 YAG晶体加工存在的问题 |
| 1.3 固结磨料研磨和抛光技术 |
| 1.3.1 固结磨料研磨和抛光技术简介 |
| 1.3.2 固结磨料研磨和抛光技术的优势及应用状况 |
| 1.4 超薄晶体加工的研究现状 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第二章 YAG晶体的固结磨料研磨和抛光研究 |
| 2.1 固结磨料研磨垫的优化 |
| 2.2 固结磨料研磨的工艺参数优化 |
| 2.2.1 固结磨料研磨因素对材料去除率的影响 |
| 2.2.2 固结磨料研磨因素对表面粗糙度的影响 |
| 2.2.3 固结磨料研磨工艺参数优化及验证 |
| 2.3 固结磨料抛光垫的优化 |
| 2.3.1 基体硬度对YAG晶体材料去除率和表面质量的影响 |
| 2.3.2 金刚石磨粒粒径对YAG晶体材料去除率和表面质量的影响 |
| 2.4 抛光液的优化 |
| 2.5 固结磨料抛光YAG晶体工艺参数优化 |
| 2.5.1 固结磨料抛光因素对表面粗糙度的影响 |
| 2.5.2 固结磨料抛光工艺参数的优化及验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 超薄YAG晶体研抛过程中的破损控制 |
| 3.1 断裂应力的计算 |
| 3.2 有限元模型的建立 |
| 3.3 三角粘贴法对超薄YAG晶体上应力的影响 |
| 3.4 垫边粘贴法对超薄YAG晶片上应力的影响 |
| 3.4.1 加工压力对应力的影响 |
| 3.4.2 垫边晶体的尺寸对应力的影响 |
| 3.4.3 垫边材料的破损大小对应力的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 超薄YAG晶体的固结磨料研抛工艺方法 |
| 4.1 超薄YAG晶体加工工艺路线的设计 |
| 4.2 超薄YAG晶体粘贴方式的选择 |
| 4.3 超薄YAG晶体的摆动法固结磨料加工工艺研究 |
| 4.3.1 摆动法固结磨料研磨实验设计 |
| 4.3.2 摆动法固结磨料研磨各因素对材料去除率的影响 |
| 4.3.3 摆动法固结磨料研磨各因素对表面粗糙度的影响 |
| 4.3.4 摆动法固结磨料研磨和抛光工艺参数的选择 |
| 4.3.5 摆动法固结磨料加工超薄YAG晶体实验结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在校期间的的研究成果及发表论文情况 |
（5）典型铁电功能材料加工技术现状及展望（论文提纲范文）
| 0 引 言 |
| 1 典型铁电材料的加工现状 |
| 1.1 三硼酸锂晶体的加工状况 |
| 1.2 硫化锌晶体的加工状况 |
| 1.3 硒化锌晶体的加工状况 |
| 1.4 碲锌镉晶体的加工状况 |
| 2 结束语 |
（6）KDP晶体精密磨削理论与关键工艺研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号注释表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景和意义 |
| 1.2 KDP晶体的加工现状 |
| 1.2.1 KDP晶体的精密加工 |
| 1.2.2 KDP晶体的超精密加工 |
| 1.3 磨削温度的研究现状 |
| 1.3.1 磨削温度场的理论模型 |
| 1.3.2 磨削热分配比 |
| 1.3.3 磨削温度理论模型的实验验证方法及热损伤检测 |
| 1.4 金刚石砂轮的研究现状 |
| 1.4.1 金刚石的类型及在刀具上的应用 |
| 1.4.2 金刚石砂轮 |
| 1.5 课题来源及研究内容 |
| 1.5.1 课题来源 |
| 1.5.2 论文的研究内容 |
| 第2章 KDP晶体磨削可行性分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 KDP晶体的各向异性 |
| 2.2.1 弹性模量 |
| 2.2.2 维氏硬度 |
| 2.2.3 断裂韧性 |
| 2.3 KDP晶体的可磨性试验 |
| 2.3.1 工件材料 |
| 2.3.2 磨削试验加工平台 |
| 2.3.3 砂轮型号及砂轮修整 |
| 2.3.4 试验方案与试验参数 |
| 2.3.5 检测设备与检测方法 |
| 2.4 KDP晶体可磨性试验结果与分析 |
| 2.4.1 磨料平均尺寸对表面加工质量的影响 |
| 2.4.2 磨削加工参数对表面粗糙度的影响 |
| 2.5 KDP晶体精密磨削试验结果与分析 |
| 2.5.1 精密磨削加工试验参数 |
| 2.5.2 表面粗糙度Ra和表面微观形貌 |
| 2.5.3 亚表面损伤 |
| 2.5.4 表层杂质嵌入 |
| 2.6 精密磨削加工效率 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 正交各向异性介质的磨削温度理论 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 正交各向异性介质中热传导问题的求解 |
| 3.2.1 热传导方程 |
| 3.2.2 正交各向异性介质中瞬时点热源的温度场 |
| 3.2.3 持续点热源的温度场 |
| 3.2.4 持续运动线热源的温度场 |
| 3.3 端面磨削KDP晶体的温度场理论模型 |
| 3.3.1 端面磨削温度场建模 |
| 3.3.2 考虑半无限大体的温度场 |
| 3.3.3 考虑无限大体的温度场 |
| 3.4 热源密度分布模型 |
| 3.5 动态热源瞬时磨削温度场 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 KDP晶体磨削温度的验证实验及热损伤检测 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 KDP晶体磨削温度理论模型的验证实验 |
| 4.2.1 磨削温度验证实验平台 |
| 4.2.2 磨削实验加工参数 |
| 4.3 KDP晶体磨削温度的理论计算 |
| 4.3.1 磨削区发热总功率 |
| 4.3.2 热分配比 |
| 4.4 热源密度分布模型验证结果与分析 |
| 4.5 KDP晶体磨削温度理论模型的验证结果与分析 |
| 4.5.1 实验测量温度与理论计算温度对比 |
| 4.5.2 工件表面磨削温度与加工参数的关系 |
| 4.6 热损伤的检测 |
| 4.6.1 磨削热损伤龟裂纹 |
| 4.6.2 Raman光谱检测 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 无结合剂金刚石砂轮的开发 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 无结合剂金刚石砂轮的设计与制造 |
| 5.2.1 磨料层材料的选择 |
| 5.2.2 无结合剂金刚石砂轮的设计 |
| 5.2.3 无结合剂金刚石砂轮的制造流程 |
| 5.3 激光烧蚀试验 |
| 5.3.1 激光微纳加工平台 |
| 5.3.2 激光加工参数 |
| 5.3.3 激光烧蚀试验结果 |
| 5.4 磨削性能评价试验 |
| 5.4.1 实验材料 |
| 5.4.2 磨削加工与检测平台 |
| 5.4.3 砂轮地貌 |
| 5.4.4 磨削性能评价试验加工参数 |
| 5.5 磨削比G |
| 5.6 砂轮磨损 |
| 5.6.1 树脂结合剂金刚石的砂轮磨损 |
| 5.6.2 无结合剂金刚石砂轮的磨损 |
| 5.7 磨削力 |
| 5.8 比磨削能 |
| 5.9 表面加工质量 |
| 5.9.1 表面粗糙度及表面形貌 |
| 5.9.2 亚表面损伤 |
| 5.10 本章小结 |
| 第6章 具有正前角无结合剂砂轮的设计与制造及其磨削性能的评价 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 杯型砂轮立轴端面磨削特点 |
| 6.3 主切削刃几何角度 |
| 6.3.1 正交平面参考系 |
| 6.3.2 主切削刃的标注角度 |
| 6.4 具有正前角无结合剂金刚石砂轮的设计与制造 |
| 6.5 切削刃的飞秒激光烧蚀试验 |
| 6.5.1 飞秒激光微纳加工平台与加工参数 |
| 6.5.2 激光烧蚀轨迹 |
| 6.5.3 砂轮地貌 |
| 6.6 磨削性能评价实验 |
| 6.6.1 工件材料 |
| 6.6.2 磨削加工与检测平台 |
| 6.6.3 磨削性能评价实验加工参数 |
| 6.7 磨削性能评价实验结果与分析 |
| 6.7.1 表面粗糙度Ra |
| 6.7.2 表面形貌 |
| 6.7.3 磨削力 |
| 6.7.4 比磨削能 |
| 6.7.5 砂轮磨损 |
| 6.8 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 主要结论 |
| 主要创新点 |
| 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 附录 B 攻读博士学位期间申请的国家发明专利 |
| 附录 C 攻读博士学位期间参加的主要科研项目 |
（7）CVD ZnSe光学透镜超精密加工工艺优化技术研究（论文提纲范文）
| 1 关键质量问题分析 |
| 1.1 主要超差指标 |
| 1.2 根本超差指标 |
| 2 加工流程分析 |
| 3 单点金刚石车削过程工艺优化 |
| 3.1 单点金刚石车削过程试验设计 |
| 3.2 试验结果分析 |
| 4 抛光过程工艺优化 |
| 4.1 抛光过程试验设计 |
| 4.2 试验结果分析 |
| 5 结论 |
（8）离子束加工KDP晶体的工艺与关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 前言 |
| 1.1 课题的来源及意义 |
| 1.1.1 课题的来源 |
| 1.1.2 课题研究背景及意义 |
| 1.2 KDP晶体加工国内外研究现状 |
| 1.2.1 KDP晶体超精密磨削技术 |
| 1.2.2 KDP晶体单点金刚石切削技术 |
| 1.2.3 KDP晶体超精密抛光技术 |
| 1.2.4 KDP晶体离子束抛光技术 |
| 1.3 论文主要研究内容与实验仪器设备简介 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 研究用到的实验设备、测量仪器简介 |
| 第二章 KDP晶体离子束抛光可加工性分析 |
| 2.1 离子束加工温升对晶体结构影响简要分析 |
| 2.2 KDP晶体离子束加工热量沉积模型 |
| 2.2.1 不同束径离子束单位时间内热量沉积量获取方法 |
| 2.2.2 热量沉积模型形状系数获取方法 |
| 2.2.3 KDP晶体在真空室内散热系数获取方法 |
| 2.3 KDP晶体离子束加工过程温度场仿真 |
| 2.3.1 Ansys仿真方法及仿真参数设置 |
| 2.3.2 利用薄硅片测温法实验验证温度场仿真结果准确性 |
| 2.3.3 铂电阻实测KDP晶体离子束加工表面温度 |
| 2.4 KDP晶体离子束加工热破损判据 |
| 2.4.1 KDP晶体可承受的最大温度梯度值理论计算 |
| 2.4.2 KDP晶体离子束加工热破损判据实验验证 |
| 2.4.3 基于热破损判据的KDP晶体离子束加工流程 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 KDP晶体的中高频误差与表面质量演变特性研究 |
| 3.1 KDP晶体离子束加工粗糙度演变 |
| 3.1.1 粗糙度演变实验准备 |
| 3.1.2 粗糙度与离子束束电压的关系 |
| 3.1.3 粗糙度与去除深度的关系 |
| 3.1.4 不同入射离子轰击作用下的粗糙度演变 |
| 3.1.5 入射角度对粗糙度的影响规律 |
| 3.2 KDP晶体离子束加工频段误差演变分析 |
| 3.2.1 不同频段误差的测量与表征方法 |
| 3.2.2 离子束不同束径去除函数对频段误差的控制能力 |
| 3.2.3 离子束对中高频误差的去除能力 |
| 3.3 KDP晶体离子束加工表面缺陷演变实验研究 |
| 3.3.1 离子束倾斜入射去除KDP晶体表面擦拭划痕实验 |
| 3.3.2 夹具溅射对镜面造成的污染防护方法 |
| 3.3.3 KDP晶体潮解现象及防护方法 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 离子束加工KDP晶体的清洗、修形工艺研究 |
| 4.1 KDP晶体离子束加工去除效率 |
| 4.1.1 材料比对法间接获取KDP晶体去除效率 |
| 4.1.2 断续定点轰击法获取KDP晶体去除函数 |
| 4.2 KDP晶体离子束倾斜入射清洗工艺 |
| 4.2.1 离子束入射角度对热量沉积量的影响规律 |
| 4.2.2 倾斜入射KDP晶体去除函数建模 |
| 4.2.3 KDP晶体清洗加工实例 |
| 4.3 KDP晶体跨行距扫描修形工艺 |
| 4.3.1 扫描行距对温度梯度的影响规律 |
| 4.3.2 扫描速度对温度梯度的影响规律 |
| 4.3.3 KDP晶体大步距跨行扫描修形工艺的实现 |
| 4.4 不同扫描策略下的面形演变分析 |
| 4.5 KDP晶体离子束确定性加工仿真分析 |
| 4.5.1 KDP晶体离子束加工最优加工参数选取 |
| 4.5.2 KDP晶体离子束加工边缘延拓算法 |
| 4.5.3 KDP晶体高确定性加工仿真分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 KDP晶体组合加工工艺研究 |
| 5.1 KDP晶体不同加工工艺优缺点分析 |
| 5.2 KDP晶体组合加工工艺 |
| 5.3 KDP晶体组合加工工艺典型加工实例 |
| 5.3.1 KDP200 晶体切削+离子束修形实例 |
| 5.3.2 KDP100 晶体切削+离子束+磁流变频段误差演变加工实例 |
| 5.3.3 KDP50 晶体切削+磁流变+离子束清洗粗糙度演变实例 |
| 5.4 组合工艺下KDP晶体激光损伤特性研究 |
| 5.4.1 组合工艺下KDP晶体光热弱吸收测试 |
| 5.4.2 离子束不同去除深度对KDP晶体光热弱吸收值的影响 |
| 5.4.3 KDP晶体激光损伤阈值测试方法 |
| 5.4.4 组合工艺下KDP晶体光热弱吸收值和损伤阈值对比实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（9）KDP晶体加工缺陷诱导损伤特性及阈值提升研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源及意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 KDP晶体激光损伤特性及机理研究现状 |
| 1.2.2 KDP晶体阈值提升技术研究现状 |
| 1.3 研究思路与主要研究内容 |
| 第二章 KDP晶体缺陷表征与损伤性能检测技术 |
| 2.1 缺陷表征及检测技术 |
| 2.1.1 表面微观形貌测量 |
| 2.1.2 功率谱密度分析 |
| 2.1.3 污染元素检测 |
| 2.2 损伤性能测试技术 |
| 2.2.1 光热弱吸收检测 |
| 2.2.2 激光损伤阈值测试 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 小尺度波纹诱导晶体损伤特性的规律研究 |
| 3.1 小尺度波纹对晶体光强调制的仿真分析 |
| 3.1.1 FDTD基本理论和基本方程 |
| 3.1.2 激光辐照理想KDP晶体表面仿真 |
| 3.1.3 小尺度波纹的形成及其表征 |
| 3.1.4 光强调制的变化规律研究 |
| 3.2 小尺度波纹对晶体激光损伤性能影响的实验研究 |
| 3.2.1 周期对晶体损伤性能的影响 |
| 3.2.2 幅值对晶体损伤性能的影响 |
| 3.3 不同工艺下小尺度波纹的变化规律 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 表面污染和划痕诱导晶体损伤特性的规律研究 |
| 4.1 表面铁元素污染对晶体损伤特性的影响研究 |
| 4.1.1 光强调制的仿真分析 |
| 4.1.2 损伤性能测试实验 |
| 4.1.3 不同工艺下污染含量变化规律 |
| 4.2 表面划痕对晶体激光损伤特性的影响研究 |
| 4.2.1 光强调制的仿真分析 |
| 4.2.2 损伤性能测试实验 |
| 4.3 两种缺陷损伤性能的对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 KDP晶体阈值提升加工技术研究 |
| 5.1 离子束抛光提升阈值实验研究 |
| 5.1.1 晶体加工实验及工艺优化 |
| 5.1.2 不同加工表面损伤性能的变化规律 |
| 5.1.3 阈值提升的原因分析 |
| 5.2 阈值提升的组合加工工艺研究 |
| 5.2.1 组合工艺加工实验 |
| 5.2.2 组合工艺损伤性能测试实验 |
| 5.2.3 阈值提升的原因分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（10）ZnSe晶体单点金刚石车削加工技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的来源 |
| 1.2 课题研究背景及意义 |
| 1.3 国内外研究现状及分析 |
| 1.3.1 红外光学材料的特性 |
| 1.3.2 ZnSe的晶体结构及能带结构 |
| 1.3.3 ZnSe晶体材料的研究现状及进展 |
| 1.3.4 单点金刚石切削加工技术的研究现状及进展 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第二章 单点金刚石车削技术基本理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 单点金刚石车削理论 |
| 2.3 影响单点金刚石车削表面质量的因素 |
| 2.3.1 环境因素 |
| 2.3.2 车削参数对超精密加工表面粗糙度的影响 |
| 2.4 刀具参数的选择及建模 |
| 2.4.1 金刚石刀具概述 |
| 2.4.2 刀具后角的选择 |
| 2.4.3 刀尖圆弧半径和包角的选择 |
| 2.5 刀具半径补偿 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 ZnSe晶体单点金刚石车削理论建模及分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 ZnSe晶体的临界未变形切屑厚度建模 |
| 3.2.1 塑性变形极限力求解 |
| 3.2.2 微观摩擦力求解 |
| 3.2.3 临界未变形切屑厚度模型 |
| 3.3 ZnSe晶体的超精密斜角车削过程建模 |
| 3.3.1 斜角切削几何模型 |
| 3.3.2 临界切削厚度计算 |
| 3.3.3 镜面切削加工的临界条件 |
| 3.4 ZnSe晶体镜面切削的临界工艺参数研究 |
| 3.4.1 临界进给量 |
| 3.4.2 临界切削深度 |
| 3.4.3 临界刀具前角 |
| 3.4.4 刀尖圆弧半径优选 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 ZnSe晶体单点金刚石车削过程的有限元仿真 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 有限元分析软件ABAQUS简介 |
| 4.2.1 概述 |
| 4.2.2 有限元模型的简化 |
| 4.3 ZnSe晶体单点金刚石车削有限元仿真模型的建立 |
| 4.3.1 材料本构模型 |
| 4.3.2 切屑分离准则 |
| 4.3.3 网格划分准则 |
| 4.4 切削参数对表面质量的影响 |
| 4.4.1 切削深度对加工过程中切削力的影响 |
| 4.4.2 主轴转速对加工过程中切削力的影响 |
| 4.4.3 刀具前角对加工过程中切削力的影响 |
| 4.4.4 刀具后角对加工过程中切削力的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 ZnSe晶体单点金刚石车削过程的实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 ZnSe晶体单点金刚石车削实验的加工条件 |
| 5.2.1 单点金刚石车床及加工方式 |
| 5.2.2 金刚石刀具 |
| 5.2.3 表面质量测量系统 |
| 5.2.4 加工系统 |
| 5.3 切削参数对已加工表面粗糙度的影响 |
| 5.3.1 切削深度对已加工表面粗糙度的影响 |
| 5.3.2 主轴转速对已加工表面粗糙度的影响 |
| 5.3.3 进给量对已加工表面粗糙度的影响 |
| 5.4 最优工艺方案及加工效果 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 (攻读学位其间发表论文目录) |
四、ZnSe晶体加工工艺研究（论文参考文献）
- [1]掺铒钇镓石榴石晶体生长及其激光性能研究[D]. 尤丽. 山东大学, 2021(11)
- [2]Cu2+、Fe3+离子掺杂KTN晶体的生长及其性能研究[D]. 张飞. 齐鲁工业大学, 2021(10)
- [3]金刚石刀具对KDP晶体切削加工表面微缺陷影响研究[D]. 张硕. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [4]超薄激光晶体固结磨料研磨抛光研究[D]. 明舜. 南京航空航天大学, 2020
- [5]典型铁电功能材料加工技术现状及展望[J]. 王景坡,凌洋,袁巨龙,杭伟,张韬杰. 机电工程, 2019(12)
- [6]KDP晶体精密磨削理论与关键工艺研究[D]. 曲美娜. 湖南大学, 2020(10)
- [7]CVD ZnSe光学透镜超精密加工工艺优化技术研究[J]. 马欣,胡海朝. 机械设计, 2019(S1)
- [8]离子束加工KDP晶体的工艺与关键技术研究[D]. 李富仁. 国防科技大学, 2018(02)
- [9]KDP晶体加工缺陷诱导损伤特性及阈值提升研究[D]. 肖琪. 国防科技大学, 2017(02)
- [10]ZnSe晶体单点金刚石车削加工技术研究[D]. 李淑萍. 昆明理工大学, 2017(01)