SIPM gør fremskridt inden for femtosekund-lasermodifikation af siliciumcarbidoverflade for at forbedre forskning i poleringseffektivitet

For 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 fremskridt i studiet af femtosecond-lasermodifikation af siliciumcarbidoverflader for at forbedre poleringseffektiviteten. Det har vist sig, at overflademodifikationen af ​​RB-SiC forbelagt med Si-pulver med femtosekundlaser kan opnå et overflademodifikationslag med en bindingsstyrke på 55,46 N. Overflademodifikationslaget kan også modificeres med femtosekundlaser for at forbedre poleringseffektiviteten . Den modificerede RB-SiC overflade kan poleres i kun 4,5 timer for at opnå en optisk overflade med en overfladeruhed Sq på 4,45 nm, hvilket er mere end tre gange mere effektivt end direkte polering. Resultaterne udvider overflademodifikationsmetoden af ​​RB-SiC, og laserens kontrollerbarhed og enkelheden af ​​metoden gør det muligt at bruge til overflademodifikation af RB-SiC med komplekse konturer. De relaterede resultater blev offentliggjort i Applied Surface Science.

RB-SiC, som en siliciumcarbidkeramik med fremragende egenskaber, er blevet et af de mest fremragende og gennemførlige materialer til lette og store optiske teleskopkomponenter, især til store og komplekse spejle. Imidlertid har RB-SiC, som et typisk kompleksfasemateriale med høj hårdhed, 15 %-30 % resterende silicium tilbage i råemnet, når flydende Si reagerer kemisk med C under sintringsprocessen. Og forskellen i poleringsegenskaberne for disse to materialer vil danne mikrotrin ved krydset mellem SiC-fase og Si-fasekomponenter under overfladepræcisionspoleringsprocessen, som er tilbøjelig til at diffraktion og ikke er befordrende for at opnå polerede overflader af høj kvalitet , og udgør en stor udfordring for den efterfølgende polering.

For at løse ovenstående problemer foreslår undersøgelsen en femtosekund laser overflademodifikation forbehandlingsmetode, som anvender en femtosekund laser til at modificere RB-SiC overfladen præcoated med siliciumpulver, hvilket ikke kun løser problemet med overfladespredning på grund af forskellen i poleringsydelsen af ​​de to faser, men reducerer også effektivt vanskeligheden ved polering og forbedrer effektiviteten af ​​polering af RB-SiC-substratet. Resultaterne viser, at det præ-coatede Si-pulver på RB-SiC-overfladen oxideres under påvirkning af femtosekund-laser, og med oxidationen, der gradvist trænger dybere ind i grænsefladen, danner det modificerede lag en binding med RB-SiC-substratet. Ved at optimere laserscanningsparametrene for at justere oxidationsdybden blev der opnået et modificeret lag af høj kvalitet med en bindingsstyrke på 55,46 N. Det modificerede lag er lettere at polere sammenlignet med RB-SiC-substratet, hvilket gør det muligt at reducere overfladeruheden af ​​den forbehandlede RB-SiC til Sq 4,5 nm på blot et par timers polering, hvilket er mere end tre gange mere effektivt sammenlignet med den slibende polering af RB-SiC-substratet. Derudover kan metodens enkle betjening og lave krav til RB-SiC-underlagets overfladeprofil anvendes på mere komplekse RB-SiC-overflader og forbedre poleringseffektiviteten markant.