LiNbO3芯片的無損邊緣拋光實驗

李 攀, 白滿社, 邢云云, 嚴吉中

(西安飛行自動控制研究所，陜西 西安 710065)

引言

隨著慣性技術的發展和光纖陀螺應用領域的不斷擴展, 對光纖陀螺精度的要求不斷提高。零偏穩定性優于0.01°/h的光纖陀螺已成為高精度陀螺儀極具潛力的競爭者[1-4]。集成光學調制器(俗稱Y波導)是光纖陀螺的核心器件，它將光纖陀螺中的光束耦合、起偏和相位調制功能集成在同一鈮酸鋰(LiNbO3)芯片上，對光纖陀螺的精度有著極大的影響[5-8]。同時，該器件具有非常復雜的制造工藝。可以說，誰掌握了集成光學調制器的制造技術，誰就占據了研制高精度光纖陀螺的制高點和主動權。

作為集成光學調制器的核心制造技術，鈮酸鋰(LiNbO3)芯片的邊緣拋光一直是備受關注的焦點。LiNbO3晶體加工中存在如下難點[10]：硬度低(努氏硬度570[9])，易產生劃痕；韌性高，加工速度慢；對溫度較為敏感，易產生微疇反轉；加工過程中易產生角度很小的尖劈碎晶，從而產生砂道等。而端面拋光要沿著該晶體的解理面在一極小的面積上進行超高精度的拋光，實現超光滑表面，特別是在500×顯微鏡下觀察不能有崩邊、塌邊等現象，極大增加了加工難度。

由于加工難度大、應用方向相對敏感，國內外LiNbO3芯片邊緣拋光的公開報道并不多。1987年，Venables等人報道了使用離子束輔助拋光方法進行LiNbO3芯片邊緣拋光的加工結果[11]；1998年，長春光機所報道了其使用古典拋光方法進行LiNbO3芯片邊緣拋光的加工結果，但未包含端面的損傷情況[12]。涉及的加工方法既包括傳統的古典瀝青拋光方法(未報道面形、疵病等表面性能)，也包括離子束輔助拋光等新型的拋光方法。……