СИПМ напредује у фемтосекундној ласерској модификацији површине силицијум карбида како би побољшао истраживање ефикасности полирања

Недавно је тим Веи Чаојанга у Лабораторији Центра за прецизну оптичку производњу и тестирање при Шангајском институту за оптичке прецизне машине, Кинеска академија наука, постигао напредак у проучавању фемтосекундне ласерске модификације површина од силицијум карбида како би се побољшала ефикасност полирања. Утврђено је да модификација површине РБ-СиЦ претходно обложеног Си прахом фемтосекундним ласером може да добије слој за модификацију површине са јачином везивања од 55,46 Н. Слој за модификацију површине такође може бити модификован фемтосекундним ласером да би се побољшала ефикасност полирања . Модификована РБ-СиЦ површина може се полирати само 4,5 сата да би се добила оптичка површина са површинском храпавошћу Ск од 4,45 нм, што је више од три пута ефикасније од директног полирања. Резултати проширују метод модификације површине РБ-СиЦ, а управљивост ласера ​​и једноставност методе омогућавају да се користи за модификацију површине РБ-СиЦ сложених контура. Сродни резултати објављени су у Апплиед Сурфаце Сциенце.

РБ-СиЦ, као силицијум карбидна керамика са одличним својствима, постао је један од најизврснијих и најизводљивијих материјала за лагане и велике оптичке компоненте телескопа, посебно за огледала великих димензија и сложеног облика. Међутим, РБ-СиЦ, као типичан материјал високе тврдоће, сложене фазе, има 15%-30% заосталог силицијума који остаје у бланку када течни Си реагује хемијски са Ц током процеса синтеровања. А разлика у својствима полирања ова два материјала ће формирати микро кораке на споју компоненти СиЦ фазе и Си фазе током процеса површинске прецизности полирања, који је склон дифракцији и није погодан за добијање висококвалитетних полираних површина. , и представља велики изазов за накнадно полирање.

Да би се решили горе наведени проблеми, студија предлаже методу претходног третмана модификације површине фемтосекундним ласером, која користи фемтосекундни ласер за модификовање РБ-СиЦ површине претходно обложене силицијумским прахом, што не само да решава проблем површинског расипања услед разлике у перформансе полирања две фазе, али такође ефикасно смањује потешкоће полирања и побољшава ефикасност полирања РБ-СиЦ подлоге. Резултати показују да се претходно обложени прах Си на површини РБ-СиЦ оксидује под дејством фемтосекундног ласера, а са оксидацијом која постепено продире дубље у интерфејс, модификовани слој формира везу са РБ-СиЦ супстратом. Оптимизацијом параметара ласерског скенирања за подешавање дубине оксидације, добијен је висококвалитетни модификовани слој са јачином везе од 55,46 Н. Модификовани слој је лакши за полирање у поређењу са РБ-СиЦ подлогом, омогућавајући да се храпавост површине претходно третираног РБ-СиЦ смањи на 4,5 нм за само неколико сати полирања, што је више од три пута ефикасније у поређењу са абразивно полирање РБ-СиЦ подлоге. Поред тога, једноставан рад методе и ниски захтеви за профил површине РБ-СиЦ подлоге могу се применити на сложеније РБ-СиЦ површине и значајно побољшати ефикасност полирања.