本发明涉及先进加工，具体涉及一种大尺寸蓝宝石单晶隐格刻写方法。
背景技术：
1、蓝宝石单晶是一类重要的光学晶体，其具有硬度高、透光性高、化学惰性高(即对普通酸和碱具有很强的抗蚀能力)、耐高温、耐冲击等特性被广泛应用于航空航天、高端武器、民用光学器件等领域。然而，由于蓝宝石单晶卓越的力学性能(蓝宝石单晶莫氏硬度9，仅次于金刚石)和化学稳定性致使其难以通过机械或者化学加工的方式获得精密加工。除此之外，蓝宝石单晶是硬脆材料，在机械加工过程中极易导致蓝宝石单晶出现表面损伤和亚表面损伤，造成蓝宝石单晶发生解理碎裂，严重影响蓝宝石作为防护装甲的实战能力。
2、为了解决蓝宝石单晶的精密加工难题，飞秒激光的刻蚀作用被用于对硬脆材料微纳米结构的加工。飞秒激光加工技术是利用紧聚焦的超短脉冲(飞秒量级)的高能量密度的光焦点与材料发生的非线性作用，如多光子吸收引起的材料聚合、还原、化学键断裂、烧蚀等作用。但是，对于蓝宝石加工，飞秒激光是利用高能量密度激光对材料进行的刻蚀，其与蓝宝石之间的相互作用为多光子吸收产生的库伦微爆炸，从而使得蓝宝石晶体内部的化学键的断裂，使得蓝宝石由晶态转变为非晶态，导致蓝宝石单晶出现表面粗糙度大、崩边、微裂纹、解理断裂等热应力损伤缺陷，影响蓝宝石单晶的实质应用。
3、中国专利cn201310325483.8公开的飞秒激光直写蓝宝石环形光波导及其制备方法，解决了光波导加工工艺复杂、成本高、加工长度和加工精度不能精确控制的缺点，但是，该发明只能在蓝宝石晶体表面进行加工，无法实现在块体材料内部的精密加工；中国专利cn202011621066.4公开的利用飞秒激光在蓝宝石内部制备几何相位光学元件的方法，解决了蓝宝石纳米精度加工需要真空环境的加工难题，但是该方法无法实现对蓝宝石发生解理断裂时碎裂区域的限制；中国专利cn202210630981.2公开一种基于飞秒激光的微纳加工方法及微纳结构，实现了在蓝宝石内部加工出具有炫彩效果的微纳结构，提升了蓝宝石的观赏性和实用价值，但是，该加工工艺忽略了蓝宝石单晶加工过程中热应力缺陷的产生。
技术实现思路
1、为了避免蓝宝石单晶加工过程中热应力缺陷的产生，并在蓝宝石板材中形成解理断裂的碎裂限制区域，本发明提出一种大尺寸蓝宝石单晶隐格刻写方法，提升蓝宝石单晶作为装甲迎弹面的防护能力和实战应用能力。为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
2、一种大尺寸蓝宝石单晶隐格刻写方法，包括如下步骤：
3、s1：将蓝宝石板材进行双面抛光，将导热硅脂均匀的涂覆在蓝宝石板材抛光面；
4、s2：将待加工的蓝宝石板材安装在飞秒激光加工台上，飞秒激光的焦点为蓝宝石板材的端面；
5、s3：飞秒激光加工板材，每加工20～50mm，使用氢氟酸对蓝宝石板材进行浸泡；然后使用无水乙醇和超纯水进行冲洗；加工完成后，使用氢氟酸对蓝宝石板材进行浸泡；然后使用无水乙醇和超纯水进行冲洗；
6、s4：使用轻硅油对步骤s3加工出的孔隙进行冲洗，然后将蓝宝石板材放入真空干燥箱进行干燥，然后将透明有机树脂注入加工出的孔隙中，直至孔隙被完全填充；
7、s5：将步骤s4所得的蓝宝石板材放入透明真空袋中，抽取空气，然后往真空袋补注透明有机树脂至孔隙完全充满；然后将真空袋放入真空固化室中固化，即可得到具备断裂限域功能的蓝宝石材料。
8、优选地，步骤s1还包括：在抛光面上安装液冷铜片，并设置冷却器温度为0～15℃。
9、优选地，步骤s2还包括：设置飞秒激光光斑大小为0.54～1.0mm，重复频率为0.8～1.2khz，脉冲宽度为80～300fs。
10、优选地，步骤s3还包括：飞秒激光加工功率10～50w，飞秒激光加工的线宽尺寸为0.8～2.5mm；每加工20～50mm，氢氟酸对蓝宝石板材浸泡时长为5～15min；加工完成后，氢氟酸对蓝宝石板材浸泡时长为2～4h；冲洗次数≥5次。
11、优选地，步骤s4还包括：真空干燥箱温度为55～65℃，透明有机树脂折射率为1.74。
12、优选地，步骤s5还包括：真空袋真空度为6.67×10-3pa；固化时长为12～24h。
13、优选地，透明有机树脂中添加了聚醋酸乙烯酯，聚醋酸乙烯酯加入量为有机树脂质量的3～6％。
14、优选地，蓝宝石板材厚度为3～8mm。
15、与现有技术相比，本发明的有益效果：
16、本发明的目的在于获得一种蓝宝石单晶隐格刻写方法，由于飞秒激光加工的纹路较细，毛细管力的存在，使得微细纹路无法得到充分的填充，在蓝宝石单晶内部形成孔隙，影响观察视野；为了避免上述问题，采用真空补注方案，能够使得已有的孔隙完全填充，并能够脱除注入过程产生的气泡，从而提升蓝宝石单晶的雾度实现对蓝宝石解理断裂损伤区域的控制，避免蓝宝石单晶受到外界强冲击造成其大范围损伤，影响蓝宝石单晶作为防护材料防护能力，提升其实战应用能力。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
17、(1)本发明属于蓝宝石板材的无伤加工，即对蓝宝石板材不产生任何的机械应力或热应力损伤，对蓝宝石板材的光学性能、力学性能无任何影响；
18、(2)本发明使用的透明有机树脂属无收缩固化树脂，固化阶段无任何应力产生，能够均匀、稳定的填充至孔洞中，蓝宝石板材填充前后防护性能、光学性能无任何变化；
19、(3)本发明能够有效限制蓝宝石板材受外界冲击下碎裂区域，且对实战应用观察无任何影响，提升了蓝宝石板材作为防护材料的实战应用能力。
1.一种大尺寸蓝宝石单晶隐格刻写方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的大尺寸蓝宝石单晶隐格刻写方法，其特征在于：步骤s1还包括：在抛光面上安装液冷铜片，并设置冷却器温度为0～15℃。
3.根据权利要求1所述的大尺寸蓝宝石单晶隐格刻写方法，其特征在于：步骤s2还包括：设置飞秒激光光斑大小为0.54～1.0mm，重复频率为0.8～1.2khz，脉冲宽度为80～300fs。
4.根据权利要求1所述的大尺寸蓝宝石单晶隐格刻写方法，其特征在于：步骤s3还包括：飞秒激光加工功率10～50w，飞秒激光加工的线宽尺寸为0.8～2.5mm；每加工20～50mm，氢氟酸对蓝宝石板材浸泡时长为5～15min；加工完成后，氢氟酸对蓝宝石板材浸泡时长为2～4h；冲洗次数≥5次。
5.根据权利要求1所述的大尺寸蓝宝石单晶隐格刻写方法，其特征在于：步骤s4还包括：真空干燥箱温度为55～65℃，透明有机树脂折射率为1.74。
6.根据权利要求1所述的大尺寸蓝宝石单晶隐格刻写方法，其特征在于：步骤s5还包括：真空袋真空度为6.67×10-3pa；固化时长为12～24h。
7.根据权利要求1所述的大尺寸蓝宝石单晶隐格刻写方法，其特征在于：透明有机树脂中添加了聚醋酸乙烯酯，聚醋酸乙烯酯加入量为有机树脂质量的3～6％。
8.根据权利要求1所述的大尺寸蓝宝石单晶隐格刻写方法，其特征在于：蓝宝石板材厚度为3～8mm。
