SIPM gjør fremskritt i femtosekund-lasermodifisering av silisiumkarbidoverflate for å forbedre poleringseffektivitetsforskningen

Nylig har Wei Chaoyangs team ved Precision Optical Manufacturing and Testing Center Laboratory ved Shanghai Institute of Optical Precision Machinery, Chinese Academy of Sciences, gjort fremskritt i studiet av femtosekund lasermodifikasjon av silisiumkarbidoverflater for å forbedre poleringseffektiviteten. Det er funnet at overflatemodifiseringen av RB-SiC forhåndsbelagt med Si-pulver med femtosekundlaser kan oppnå et overflatemodifikasjonslag med en bindingsstyrke på 55,46 N. Overflatemodifikasjonslaget kan også modifiseres med femtosekundlaser for å forbedre poleringseffektiviteten . Den modifiserte RB-SiC-overflaten kan poleres i kun 4,5 timer for å oppnå en optisk overflate med en overflateruhet Sq på 4,45 nm, noe som er mer enn tre ganger mer effektivt enn direkte polering. Resultatene utvider overflatemodifikasjonsmetoden til RB-SiC, og kontrollerbarheten til laseren og enkelheten i metoden gjør det mulig å brukes til overflatemodifisering av RB-SiC med komplekse konturer. De relaterte resultatene ble publisert i Applied Surface Science.

RB-SiC, som en silisiumkarbidkeramikk med utmerkede egenskaper, har blitt et av de mest utmerkede og gjennomførbare materialene for lette og store optiske teleskopkomponenter, spesielt for store og komplekse speil. Imidlertid har RB-SiC, som et typisk kompleksfasemateriale med høy hardhet, 15 %-30 % gjenværende silisium i emnet når flytende Si reagerer kjemisk med C under sintringsprosessen. Og forskjellen i poleringsegenskapene til disse to materialene vil danne mikrotrinn ved krysset mellom SiC-fase- og Si-fasekomponenter under overflatepresisjonspoleringsprosessen, som er utsatt for diffraksjon og ikke bidrar til å oppnå polerte overflater av høy kvalitet , og utgjør en stor utfordring for den påfølgende poleringen.

For å løse de ovennevnte problemene foreslår studien en femtosekund laseroverflatemodifikasjonsforbehandlingsmetode, som bruker en femtosekundlaser for å modifisere RB-SiC-overflaten forhåndsbelagt med silisiumpulver, som ikke bare løser problemet med overflatespredning på grunn av forskjellen i poleringsytelsen til de to fasene, men reduserer også effektivt vanskeligheten med å polere og forbedrer effektiviteten av polering av RB-SiC-substratet. Resultatene viser at det forhåndsbelagte Si-pulveret på RB-SiC-overflaten oksideres under påvirkning av femtosekundlaser, og med oksidasjonen som gradvis penetrerer dypere inn i grensesnittet, danner det modifiserte laget en binding med RB-SiC-substratet. Ved å optimalisere laserskanningsparametrene for å justere oksidasjonsdybden, ble et modifisert lag av høy kvalitet med en bindingsstyrke på 55,46 N oppnådd. Det modifiserte laget er lettere å polere sammenlignet med RB-SiC-substratet, noe som gjør at overflateruheten til den forbehandlede RB-SiC kan reduseres til Sq 4,5 nm på bare noen få timers polering, noe som er mer enn tre ganger mer effektivt sammenlignet med den slipende poleringen av RB-SiC-substratet. I tillegg kan metodens enkle betjening og lave krav til overflateprofilen til RB-SiC-substratet påføres mer komplekse RB-SiC-overflater og forbedre poleringseffektiviteten betydelig.