SIPM daro pažangą femtosekundiniu lazeriu modifikuodamas silicio karbido paviršių, kad pagerintų poliravimo efektyvumo tyrimus

Neseniai Wei Chaoyang komanda Kinijos mokslų akademijos Šanchajaus tiksliųjų optinių mašinų instituto Tiksliosios optinės gamybos ir bandymų centro laboratorijoje padarė pažangą tirdama silicio karbido paviršių modifikavimą femtosekundiniu lazeriu, kad pagerintų poliravimo efektyvumą. Nustatyta, kad RB-SiC paviršių, iš anksto padengtą Si milteliais femtosekundiniu lazeriu, galima gauti paviršiaus modifikavimo sluoksnį, kurio sukibimo stiprumas yra 55,46 N. Paviršiaus modifikavimo sluoksnį taip pat galima modifikuoti femtosekundiniu lazeriu, kad būtų pagerintas poliravimo efektyvumas. . Modifikuotą RB-SiC paviršių galima poliruoti tik 4,5 valandos, kad būtų gautas optinis paviršius, kurio paviršiaus šiurkštumas Sq yra 4,45 nm, o tai yra daugiau nei tris kartus efektyviau nei tiesioginis poliravimas. Rezultatai išplečia RB-SiC paviršiaus modifikavimo metodą, o lazerio valdymas ir metodo paprastumas leidžia naudoti sudėtingų kontūrų RB-SiC paviršiaus modifikavimui. Susiję rezultatai buvo paskelbti Applied Surface Science.

RB-SiC, kaip puikiomis savybėmis pasižyminti silicio karbido keramika, tapo viena puikiausių ir prieinamiausių medžiagų lengviems ir dideliems teleskopų optiniams komponentams, ypač didelio dydžio ir sudėtingos formos veidrodžiams. Tačiau RB-SiC, kaip tipiška didelio kietumo sudėtingos fazės medžiaga, tuščiame ruošinyje lieka 15 % -30 % silicio likučio, kai skystas Si chemiškai reaguoja su C sukepinimo proceso metu. Ir šių dviejų medžiagų poliravimo savybių skirtumai sudarys mikropakopus SiC fazės ir Si fazės komponentų sankryžoje atliekant paviršiaus tikslumo poliravimo procesą, kuris yra linkęs į difrakciją ir nepadeda gauti aukštos kokybės poliruotų paviršių. , ir yra didelis iššūkis tolesniam poliravimui.

Siekiant išspręsti pirmiau minėtas problemas, tyrime siūlomas išankstinio apdorojimo femtosekundiniu lazeriu paviršiaus modifikavimo metodas, kuris naudoja femtosekundinį lazerį, kad modifikuotų RB-SiC paviršių, iš anksto padengtą silicio milteliais, o tai ne tik išsprendžia paviršiaus sklaidos problemą dėl skirtingo abiejų fazių poliravimo efektyvumas, bet taip pat veiksmingai sumažina poliravimo sunkumą ir pagerina RB-SiC pagrindo poliravimo efektyvumą. Rezultatai rodo, kad iš anksto padengti Si milteliai ant RB-SiC paviršiaus yra oksiduojami veikiant femtosekundiniam lazeriui, o oksidacijai palaipsniui prasiskverbiant giliau į sąsają, modifikuotas sluoksnis sudaro ryšį su RB-SiC substratu. Optimizavus lazerinio skenavimo parametrus oksidacijos gyliui reguliuoti, buvo gautas aukštos kokybės modifikuotas sluoksnis, kurio sukibimo stiprumas 55,46 N. Modifikuotą sluoksnį lengviau poliruoti, palyginti su RB-SiC pagrindu, todėl iš anksto apdoroto RB-SiC paviršiaus šiurkštumą galima sumažinti iki 4,5 nm per kelias poliravimo valandas, o tai yra daugiau nei tris kartus efektyviau nei abrazyvinis RB-SiC pagrindo poliravimas. Be to, paprastas šio metodo veikimas ir nedideli reikalavimai RB-SiC pagrindo paviršiaus profiliui gali būti pritaikyti sudėtingesniems RB-SiC paviršiams ir žymiai pagerinti poliravimo efektyvumą.