SIPM napreduje u femtosekundnoj laserskoj modifikaciji površine silicijum karbida kako bi poboljšao istraživanje efikasnosti poliranja

Nedavno je tim Wei Chaoyanga u Laboratoriji Centra za preciznu optičku proizvodnju i testiranje pri Šangajskom institutu za optičke precizne mašine, Kineska akademija nauka, postigao napredak u proučavanju femtosekundne laserske modifikacije površina od silicijum karbida kako bi se poboljšala efikasnost poliranja. Utvrđeno je da se površinskom modifikacijom RB-SiC prethodno obloženog Si prahom femtosekundnim laserom može dobiti sloj modifikacije površine sa čvrstoćom vezivanja od 55,46 N. Sloj za modifikaciju površine može se modificirati i femtosekundnim laserom kako bi se poboljšala efikasnost poliranja. . Modificirana RB-SiC površina može se polirati samo 4,5 sata kako bi se dobila optička površina s hrapavostom površine Sq od 4,45 nm, što je više od tri puta efikasnije od direktnog poliranja. Rezultati proširuju metodu modifikacije površine RB-SiC-a, a upravljivost lasera i jednostavnost metode omogućavaju primjenu za površinsku modifikaciju RB-SiC-a sa složenim konturama. Srodni rezultati objavljeni su u Applied Surface Science.

RB-SiC, kao silicijum karbidna keramika sa odličnim svojstvima, postao je jedan od najizvrsnijih i najizvodljivijih materijala za lagane i velike optičke komponente teleskopa, posebno za ogledala velikih dimenzija i složenog oblika. Međutim, RB-SiC, kao tipičan materijal kompleksne faze visoke tvrdoće, ima 15%-30% zaostalog silicijuma koji ostaje u blanku kada tečni Si reaguje hemijski sa C tokom procesa sinterovanja. A razlika u svojstvima poliranja ova dva materijala će formirati mikrokorake na spoju komponenti SiC faze i Si faze tokom procesa površinske preciznosti poliranja, koji je sklon difrakciji i nije pogodan za dobijanje visokokvalitetnih poliranih površina. , i predstavlja veliki izazov za naknadno poliranje.

Kako bi se riješili gore navedeni problemi, studija predlaže metodu prethodnog tretmana modifikacije površine femtosekundnim laserom, koja koristi femtosekundni laser za modificiranje RB-SiC površine prethodno obložene silicijumskim prahom, što ne rješava samo problem površinskog raspršivanja zbog razlike u performanse poliranja u dvije faze, ali i efikasno smanjuje poteškoće poliranja i poboljšava efikasnost poliranja RB-SiC podloge. Rezultati pokazuju da se prethodno obloženi prah Si na površini RB-SiC oksidira pod dejstvom femtosekundnog lasera, a kako oksidacija postepeno prodire dublje u međupovršinu, modifikovani sloj stvara vezu sa RB-SiC supstratom. Optimizacijom parametara laserskog skeniranja radi podešavanja dubine oksidacije, dobijen je visokokvalitetni modifikovani sloj sa čvrstoćom veze od 55,46 N. Modifikovani sloj je lakši za poliranje u poređenju sa RB-SiC podlogom, omogućavajući da se hrapavost površine prethodno tretiranog RB-SiC smanji na 4,5 nm za samo nekoliko sati poliranja, što je više od tri puta efikasnije u poređenju sa abrazivno poliranje RB-SiC podloge. Osim toga, jednostavan rad metode i niski zahtjevi za profil površine RB-SiC podloge mogu se primijeniti na složenije RB-SiC površine i značajno poboljšati efikasnost poliranja.