SIPM Membuat Kemajuan dalam Modifikasi Laser Femtosecond Pada Permukaan Silikon Karbida Untuk Meningkatkan Penelitian Efisiensi Pemolesan

Baru-baru ini, tim Wei Chaoyang di Laboratorium Pusat Pengujian dan Manufaktur Optik Presisi Institut Mesin Presisi Optik Shanghai, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, telah membuat kemajuan dalam studi modifikasi laser femtosecond pada permukaan silikon karbida untuk meningkatkan efisiensi pemolesan. Diketahui bahwa modifikasi permukaan RB-SiC yang dilapisi dengan bubuk Si dengan laser femtosecond dapat memperoleh lapisan modifikasi permukaan dengan kekuatan ikatan 55,46 N. Lapisan modifikasi permukaan juga dapat dimodifikasi dengan laser femtosecond untuk meningkatkan efisiensi pemolesan. . Permukaan RB-SiC yang dimodifikasi dapat dipoles hanya dalam 4,5 jam untuk mendapatkan permukaan optik dengan kekasaran permukaan Sq 4,45 nm, yang tiga kali lebih efisien dibandingkan pemolesan langsung. Hasilnya memperluas metode modifikasi permukaan RB-SiC, dan pengendalian laser serta kesederhanaan metode memungkinkan untuk digunakan untuk modifikasi permukaan RB-SiC dengan kontur yang kompleks. Hasil terkait dipublikasikan di Applied Surface Science.

RB-SiC, sebagai keramik silikon karbida dengan sifat yang sangat baik, telah menjadi salah satu bahan yang paling baik dan layak untuk komponen optik teleskop yang ringan dan besar, terutama untuk cermin berukuran besar dan berbentuk kompleks. Namun, RB-SiC, sebagai bahan fase kompleks dengan kekerasan tinggi, memiliki 15%-30% sisa silikon dalam blanko ketika Si cair bereaksi secara kimia dengan C selama proses sintering. Dan perbedaan sifat pemolesan kedua bahan ini akan membentuk langkah mikro pada persimpangan komponen fasa SiC dan fasa Si selama proses pemolesan presisi permukaan, yang rentan terhadap difraksi, dan tidak kondusif untuk memperoleh permukaan pemolesan berkualitas tinggi. , dan menimbulkan tantangan besar untuk pemolesan selanjutnya.

Untuk mengatasi masalah di atas, penelitian ini mengusulkan metode pretreatment modifikasi permukaan laser femtosecond, yang menggunakan laser femtosecond untuk memodifikasi permukaan RB-SiC yang dilapisi dengan bubuk silikon, yang tidak hanya memecahkan masalah hamburan permukaan akibat perbedaan dalam kinerja pemolesan kedua fase, tetapi juga secara efektif mengurangi kesulitan pemolesan dan meningkatkan efisiensi pemolesan substrat RB-SiC. Hasilnya menunjukkan bahwa bubuk Si yang telah dilapisi sebelumnya pada permukaan RB-SiC dioksidasi di bawah aksi laser femtosecond, dan dengan oksidasi secara bertahap menembus lebih dalam ke antarmuka, lapisan yang dimodifikasi membentuk ikatan dengan substrat RB-SiC. Dengan mengoptimalkan parameter pemindaian laser untuk menyesuaikan kedalaman oksidasi, diperoleh lapisan termodifikasi berkualitas tinggi dengan kekuatan ikatan 55,46 N. Lapisan yang dimodifikasi lebih mudah untuk dipoles dibandingkan dengan substrat RB-SiC, sehingga kekasaran permukaan RB-SiC yang telah diolah sebelumnya dikurangi menjadi Sq 4,5 nm hanya dalam beberapa jam pemolesan, yang lebih dari tiga kali lebih efisien dibandingkan dengan pemolesan abrasif dari substrat RB-SiC. Selain itu, pengoperasian metode yang sederhana dan persyaratan yang rendah pada profil permukaan substrat RB-SiC dapat diterapkan pada permukaan RB-SiC yang lebih kompleks dan secara signifikan meningkatkan efisiensi pemolesan.