SIPM постига напредък в фемтосекундната лазерна модификация на повърхност от силициев карбид за подобряване на изследванията за ефективност на полиране

Наскоро екипът на Wei Chaoyang в лабораторията за прецизно оптично производство и център за тестване на Шанхайския институт за оптични прецизни машини, Китайската академия на науките, постигна напредък в изследването на фемтосекундна лазерна модификация на повърхности от силициев карбид за подобряване на ефективността на полиране. Установено е, че повърхностната модификация на RB-SiC, предварително покрита със Si прах чрез фемтосекунден лазер, може да получи повърхностно модифициран слой със сила на свързване от 55,46 N. Повърхностно модифицираният слой може също да бъде модифициран чрез фемтосекунден лазер за подобряване на ефективността на полиране . Модифицираната RB-SiC повърхност може да бъде полирана само за 4,5 часа, за да се получи оптична повърхност с повърхностна грапавост Sq от 4,45 nm, което е повече от три пъти по-ефективно от директното полиране. Резултатите разширяват метода за повърхностна модификация на RB-SiC, а управляемостта на лазера и простотата на метода позволяват да се използва за повърхностна модификация на RB-SiC със сложни контури. Свързаните резултати бяха публикувани в Applied Surface Science.

RB-SiC, като керамика от силициев карбид с отлични свойства, се превърна в един от най-добрите и приложими материали за леки и големи оптични компоненти на телескопи, особено за огледала с големи размери и сложна форма. Въпреки това, RB-SiC, като типичен материал със сложна фаза с висока твърдост, има 15%-30% остатъчен силиций, оставащ в заготовката, когато течният Si реагира химически с C по време на процеса на синтероване. И разликата в свойствата на полиране на тези два материала ще образува микростъпки на кръстовището на SiC фаза и Si фазови компоненти по време на процеса на повърхностно прецизно полиране, което е склонно към дифракция и не е благоприятно за получаване на висококачествени полирани повърхности , и представлява голямо предизвикателство за последващото полиране.

За да се отговори на горните проблеми, проучването предлага фемтосекунден лазерен метод за предварителна обработка на модифициране на повърхността, който използва фемтосекунден лазер за модифициране на повърхността на RB-SiC, предварително покрита със силициев прах, което не само решава проблема с повърхностното разсейване поради разликата в ефективността на полиране на двете фази, но също така ефективно намалява трудността на полирането и подобрява ефективността на полиране на RB-SiC субстрата. Резултатите показват, че предварително покритият Si прах върху повърхността на RB-SiC се окислява под действието на фемтосекунден лазер и с окисляването, което постепенно прониква по-дълбоко в интерфейса, модифицираният слой образува връзка с RB-SiC субстрата. Чрез оптимизиране на параметрите на лазерно сканиране за регулиране на дълбочината на окисление се получава висококачествен модифициран слой със сила на свързване от 55,46 N. Модифицираният слой е по-лесен за полиране в сравнение с RB-SiC субстрата, което позволява грапавостта на повърхността на предварително обработения RB-SiC да бъде намалена до Sq 4,5 nm само за няколко часа полиране, което е повече от три пъти по-ефективно в сравнение с абразивното полиране на RB-SiC субстрата. В допълнение, простата работа на метода и ниските изисквания към профила на повърхността на RB-SiC субстрата могат да бъдат приложени към по-сложни RB-SiC повърхности и значително да подобрят ефективността на полиране.