SIPM gör framsteg i femtosekundlasermodifiering av kiselkarbidyta för att förbättra poleringseffektivitetsforskningen

Nyligen har Wei Chaoyangs team vid Precision Optical Manufacturing and Testing Center Laboratory vid Shanghai Institute of Optical Precision Machinery, Chinese Academy of Sciences, gjort framsteg i studiet av femtosekundlasermodifiering av kiselkarbidytor för att förbättra poleringseffektiviteten. Det har visat sig att ytmodifieringen av RB-SiC förbelagd med Si-pulver med femtosekundlaser kan erhålla ett ytmodifieringsskikt med en bindningsstyrka på 55,46 N. Ytmodifieringsskiktet kan också modifieras med femtosekundlaser för att förbättra poleringseffektiviteten . Den modifierade RB-SiC-ytan kan poleras i endast 4,5 timmar för att få en optisk yta med en ytråhet Sq på 4,45 nm, vilket är mer än tre gånger effektivare än direktpolering. Resultaten utökar ytmodifieringsmetoden för RB-SiC, och laserns styrbarhet och enkelheten i metoden gör det möjligt att användas för ytmodifiering av RB-SiC med komplexa konturer. De relaterade resultaten publicerades i Applied Surface Science.

RB-SiC, som en kiselkarbidkeramik med utmärkta egenskaper, har blivit ett av de mest utmärkta och möjliga materialen för lätta och stora teleskopoptiska komponenter, speciellt för stora och komplexa speglar. Emellertid har RB-SiC, som ett typiskt höghård, komplexfasmaterial, 15 %-30 % kvarvarande kisel i ämnet när flytande Si reagerar kemiskt med C under sintringsprocessen. Och skillnaden i poleringsegenskaperna för dessa två material kommer att bilda mikrosteg vid föreningspunkten mellan SiC-fas och Si-faskomponenter under ytprecisionspoleringsprocessen, som är benägen att diffraktion och inte bidrar till att erhålla högkvalitativa polerade ytor , och utgör en stor utmaning för den efterföljande poleringen.

För att ta itu med ovanstående problem föreslår studien en förbehandlingsmetod för ytmodifiering med femtosekund, som använder en femtosekundlaser för att modifiera RB-SiC-ytan som är förbelagd med kiselpulver, vilket inte bara löser problemet med ytspridning på grund av skillnaden i poleringsprestanda för de två faserna, men minskar också effektivt svårigheten att polera och förbättrar effektiviteten av polering av RB-SiC-substratet. Resultaten visar att det förbelagda Si-pulvret på RB-SiC-ytan oxideras under inverkan av femtosekundlaser, och med oxidationen som gradvis penetrerar djupare in i gränsytan, bildar det modifierade lagret en bindning med RB-SiC-substratet. Genom att optimera laserskanningsparametrarna för att justera oxidationsdjupet erhölls ett modifierat skikt av hög kvalitet med en bindningsstyrka på 55,46 N. Det modifierade skiktet är lättare att polera jämfört med RB-SiC-substratet, vilket gör att ytjämnheten hos den förbehandlade RB-SiC kan reduceras till Sq 4,5 nm på bara några timmars polering, vilket är mer än tre gånger effektivare jämfört med den slipande poleringen av RB-SiC-substratet. Dessutom kan metodens enkla funktion och låga krav på RB-SiC-substratets ytprofil appliceras på mer komplexa RB-SiC-ytor och avsevärt förbättra poleringseffektiviteten.