SIPM face progrese în modificarea cu laser în femtosecundă a suprafeței de carbură de siliciu pentru a îmbunătăți cercetarea eficienței lustruirii

Recent, echipa lui Wei Chaoyang de la Laboratorul Centrului de Testare și Producție Optică de Precizie al Institutului de Mașini de Precizie Optică din Shanghai, Academia Chineză de Științe, a făcut progrese în studiul modificării laser femtosecunde a suprafețelor din carbură de siliciu pentru a îmbunătăți eficiența lustruirii. Se constată că modificarea suprafeței RB-SiC pre-acoperit cu pulbere de Si prin laser de femtosecundă poate obține un strat de modificare a suprafeței cu o rezistență de lipire de 55,46 N. Stratul de modificare a suprafeței poate fi, de asemenea, modificat cu laser de femtosecundă pentru a îmbunătăți eficiența lustruirii. . Suprafața RB-SiC modificată poate fi lustruită timp de doar 4,5 ore pentru a obține o suprafață optică cu o rugozitate a suprafeței Sq de 4,45 nm, care este de peste trei ori mai eficientă decât lustruirea directă. Rezultatele extind metoda de modificare a suprafeței a RB-SiC, iar controlabilitatea laserului și simplitatea metodei fac posibilă utilizarea pentru modificarea suprafeței RB-SiC cu contururi complexe. Rezultatele aferente au fost publicate în Applied Surface Science.

RB-SiC, ca ceramică cu carbură de siliciu cu proprietăți excelente, a devenit unul dintre cele mai excelente și mai fezabile materiale pentru componentele optice ale telescopului ușoare și mari, în special pentru oglinzile de dimensiuni mari și de formă complexă. Cu toate acestea, RB-SiC, ca material tipic cu duritate mare, cu fază complexă, are 15%-30% siliciu rezidual rămas în semifabricat atunci când Si lichidul reacționează chimic cu C în timpul procesului de sinterizare. Și diferența dintre proprietățile de lustruire ale acestor două materiale va forma micro-pași la joncțiunea fazei SiC și a componentelor fazei Si în timpul procesului de lustruire cu precizie a suprafeței, care este predispus la difracție și nu este propice pentru obținerea de suprafețe lustruite de înaltă calitate. , și reprezintă o mare provocare pentru lustruirea ulterioară.

Pentru a aborda problemele de mai sus, studiul propune o metodă de pretratare a modificării suprafeței cu laser cu femtosecunde, care utilizează un laser cu femtosecunde pentru a modifica suprafața RB-SiC pre-acoperită cu pulbere de siliciu, care nu numai că rezolvă problema împrăștierii suprafeței datorită diferenței de performanța de lustruire a celor două faze, dar și reduce eficient dificultatea lustruirii și îmbunătățește eficiența lustruirii substratului RB-SiC. Rezultatele arată că pulberea de Si pre-acoperită de pe suprafața RB-SiC este oxidată sub acțiunea laserului femtosecunde, iar odată cu oxidarea pătrunzând treptat mai adânc în interfață, stratul modificat formează o legătură cu substratul RB-SiC. Prin optimizarea parametrilor de scanare laser pentru a regla adâncimea de oxidare, s-a obținut un strat modificat de înaltă calitate, cu o rezistență de legătură de 55,46 N. Stratul modificat este mai ușor de lustruit în comparație cu substratul RB-SiC, permițând ca rugozitatea suprafeței RB-SiC pretratată să fie redusă la Sq 4,5 nm în doar câteva ore de lustruire, ceea ce este de peste trei ori mai eficient în comparație cu lustruirea abrazivă a substratului RB-SiC. În plus, operarea simplă a metodei și cerințele reduse privind profilul suprafeței substratului RB-SiC pot fi aplicate pe suprafețe mai complexe RB-SiC și pot îmbunătăți semnificativ eficiența lustruirii.