SIPM dosahuje pokrok v úprave povrchu karbidu kremíka femtosekundovým laserom na zlepšenie výskumu účinnosti leštenia

Nedávno tím Wei Chaoyanga v Laboratóriu presného optického výrobného a testovacieho centra Šanghajského inštitútu pre presné optické stroje, Čínska akadémia vied, dosiahol pokrok v štúdiu femtosekundových laserových modifikácií povrchov z karbidu kremíka na zlepšenie účinnosti leštenia. Zistilo sa, že povrchová modifikácia RB-SiC vopred potiahnutá Si práškom femtosekundovým laserom môže získať povrchovú modifikačnú vrstvu s väzbovou silou 55,46 N. Povrchová modifikačná vrstva môže byť tiež modifikovaná femtosekundovým laserom, aby sa zlepšila účinnosť leštenia . Upravený povrch RB-SiC je možné leštiť iba 4,5 hodiny, čím sa získa optický povrch s drsnosťou povrchu Sq 4,45 nm, čo je viac ako trikrát efektívnejšie ako priame leštenie. Výsledky rozširujú metódu povrchovej úpravy RB-SiC a ovládateľnosť lasera a jednoduchosť metódy umožňujú použiť na povrchovú úpravu RB-SiC so zložitými obrysmi. Súvisiace výsledky boli publikované v Applied Surface Science.

RB-SiC, ako keramika z karbidu kremíka s vynikajúcimi vlastnosťami, sa stal jedným z najdokonalejších a najuskutočniteľnejších materiálov pre ľahké a veľké optické komponenty ďalekohľadov, najmä pre zrkadlá veľkých rozmerov a zložitých tvarov. Avšak RB-SiC, ako typický materiál s vysokou tvrdosťou v komplexnej fáze, má 15 %-30 % zvyškového kremíka zostávajúceho v polotovare, keď kvapalný Si chemicky reaguje s C počas procesu spekania. A rozdiel v leštiacich vlastnostiach týchto dvoch materiálov bude tvoriť mikrokroky na križovatke SiC fázy a Si fázy počas procesu presného leštenia povrchu, ktorý je náchylný na difrakciu a neprispieva k získaniu vysokokvalitných leštených povrchov. , a predstavuje veľkú výzvu pre následné leštenie.

Na vyriešenie vyššie uvedených problémov štúdia navrhuje metódu predúpravy povrchu femtosekundovým laserom, ktorá využíva femtosekundový laser na úpravu povrchu RB-SiC vopred potiahnutého silikónovým práškom, čo nielenže rieši problém rozptylu povrchu v dôsledku rozdielu v leštiaci výkon dvoch fáz, ale tiež účinne znižuje náročnosť leštenia a zlepšuje účinnosť leštenia substrátu RB-SiC. Výsledky ukazujú, že vopred potiahnutý Si prášok na povrchu RB-SiC je oxidovaný pôsobením femtosekundového lasera a s postupným prenikaním oxidácie hlbšie do rozhrania, modifikovaná vrstva vytvára väzbu so substrátom RB-SiC. Optimalizáciou parametrov laserového skenovania na úpravu hĺbky oxidácie sa získala kvalitne upravená vrstva s pevnosťou väzby 55,46 N. Upravená vrstva sa ľahšie leští v porovnaní so substrátom RB-SiC, čo umožňuje znížiť drsnosť povrchu vopred upraveného RB-SiC na Sq 4,5 nm len za niekoľko hodín leštenia, čo je viac ako trikrát efektívnejšie v porovnaní s abrazívne leštenie substrátu RB-SiC. Navyše, jednoduchá obsluha metódy a nízke požiadavky na povrchový profil RB-SiC substrátu môžu byť aplikované na zložitejšie RB-SiC povrchy a výrazne zlepšiť účinnosť leštenia.