SIPM добился прогресса в фемтосекундной лазерной модификации поверхности карбида кремния для повышения эффективности полировки

Недавно команда Вэй Чаояна из лаборатории Центра прецизионного оптического производства и испытаний Шанхайского института точного оптического машиностроения Китайской академии наук добилась прогресса в исследовании фемтосекундной лазерной модификации поверхностей карбида кремния для повышения эффективности полировки. Обнаружено, что модификация поверхности RB-SiC, предварительно покрытого порошком Si с помощью фемтосекундного лазера, позволяет получить слой модификации поверхности с прочностью связи 55,46 Н. Слой модификации поверхности также может быть модифицирован фемтосекундным лазером для повышения эффективности полировки. . Модифицированную поверхность RB-SiC можно полировать всего за 4,5 часа, чтобы получить оптическую поверхность с шероховатостью Sq 4,45 нм, что более чем в три раза эффективнее прямой полировки. Полученные результаты расширяют метод модификации поверхности RB-SiC, а управляемость лазера и простота метода позволяют использовать его для модификации поверхности RB-SiC со сложными контурами. Соответствующие результаты были опубликованы в журнале Applied Surface Science.

RB-SiC, как карбидокремниевая керамика с превосходными свойствами, стал одним из самых превосходных и доступных материалов для легких и больших оптических компонентов телескопов, особенно для зеркал большого размера и сложной формы. Однако RB-SiC, как типичный высокотвердый материал со сложной фазой, имеет 15%-30% остаточного кремния, остающегося в заготовке, когда жидкий Si вступает в химическую реакцию с C во время процесса спекания. А разница в полирующих свойствах этих двух материалов приведет к образованию микроступеней на стыке компонентов фазы SiC и фазы Si в процессе прецизионного полирования поверхности, что склонно к дифракции и не способствует получению качественных полированных поверхностей. и представляет собой серьезную проблему для последующей полировки.

Для решения вышеуказанных проблем в исследовании предлагается метод предварительной обработки фемтосекундной лазерной модификации поверхности, в котором используется фемтосекундный лазер для модификации поверхности RB-SiC, предварительно покрытой кремниевым порошком, что не только решает проблему поверхностного рассеяния из-за разницы в производительность полировки двух фаз, но также эффективно снижает сложность полировки и повышает эффективность полировки подложки RB-SiC. Результаты показывают, что предварительно нанесенный порошок Si на поверхность RB-SiC окисляется под действием фемтосекундного лазера, и по мере того, как окисление постепенно проникает глубже в границу раздела, модифицированный слой образует связь с подложкой RB-SiC. Путем оптимизации параметров лазерного сканирования для регулирования глубины окисления получен высококачественный модифицированный слой с прочностью связи 55,46 Н. Модифицированный слой легче полировать по сравнению с подложкой RB-SiC, что позволяет снизить шероховатость поверхности предварительно обработанного RB-SiC до Sq 4,5 нм всего за несколько часов полировки, что более чем в три раза эффективнее по сравнению с подложкой RB-SiC. абразивная полировка подложки RB-SiC. Кроме того, простота использования метода и низкие требования к профилю поверхности подложки RB-SiC могут быть применены к более сложным поверхностям RB-SiC и значительно повысить эффективность полировки.