Наскоро екип от изследовател Wei Chaoyang от Центъра за прецизно оптично производство и инспекция на Шанхайския институт по оптика и прецизни машини (SIPM) на Китайската академия на науките (CAS) реализира производството на силно UV лазерно повредени компоненти от разтопен силициев диоксид, базирани на относно характеризирането на дефектите и процеса на отстраняване на CO2 лазер. Резултатите от изследването са публикувани в Light: Advanced Manufacturing.
Проблемът с индуцираното от ултравиолетовите лазери увреждане на компонентите от разтопен силициев диоксид силно ограничи развитието на лазерни системи с висока мощност. Настоящият процес на контактно шлайфане и полиране неизбежно има дефекти при обработката, които е трудно да бъдат напълно отстранени чрез последваща обработка, което значително намалява производителността и живота на компонентите от разтопен силициев диоксид.
Въз основа на микросекундна импулсна лазерна технология за равномерна аблация с нисък стрес, изследователският екип предложи метод за лазерна хроматографска аблация за характеризиране на подповърхностните дефекти и го свърза с бързото отстраняване на материали, за да се постигне пълно отстраняване на подповърхностните дефекти на етапа на смилане. След това методът на лазерно конформно почистване беше използван за почистване на повторно отложените замърсители върху аблираната повърхност и лазерно полиране на стопилка беше използвано за изглаждане на траекторията на аблация, реализирайки гъвкавата обработка на разтопени силициеви компоненти с CO2 лазер с пълна връзка. В сравнение с конвенционалния процес, CO2 лазерната връзка за обработка може ефективно да възпрепятства въвеждането на дефекти при обработката и по този начин да реализира подготовката на компоненти от разтопен силициев диоксид с по-високи прагове на увреждане. Предложеният лазерно-базиран метод за характеризиране и отстраняване на дефекти предоставя нов инструмент за изследване на подповърхностни дефекти и формулиране на стратегии за потискане, а също така предоставя нова идея за обработка с ниски дефекти на компоненти от разтопен силициев диоксид.
Тази работа беше подкрепена от Националната ключова изследователска и развойна програма на Китай, Шанхайската програма Yangfan, Националния младежки фонд за природни науки, Шанхайската фондация за природни науки, Съвместния фонд за астрономия и Асоциацията за насърчаване на младите иновации на Китайската академия на науките.
Напредък в лазерно подпомаганото производство на компоненти от разтопен силициев диоксид с висока устойчивост на UV лазерно увреждане в Шанхайския институт по оптика и механика (SIOM)
Фигура 1 (а) Конвенционална технологична връзка; б) връзка за лазерна обработка на CO2; (c) 3D метод за характеризиране на подповърхностни дефекти с пълен калибър
Напредък в лазерно подпомаганото производство на компоненти от разтопен силициев диоксид с висока устойчивост на UV лазерни повреди при SIPM.
Фиг. 2 Сравнение на характеристиките на повреда между конвенционални и базирани на лазер проби: (a) 1-on-1 вероятност за повреда (355 nm, 8,3 ns); б) типична морфология на щетите.
