上海光機所在飛秒激光拋光反應燒結碳化硅研究中取得新進展
近期，中國科學院上海光學精密機械研究所精密光學制造與檢測中心實驗室在飛秒激光拋光反應燒結碳化硅（RB-SiC）研究中取得新進展。研究發(fā)現根據RB-SiC中Si相和SiC相燒蝕閾值的差異，能夠實現飛秒激光選擇性去除表面凸起的不規(guī)則分布的Si層，有效快速的降低表面粗糙度，獲得高質量表面，與傳統(tǒng)的金剛石磨粒拋光相比能夠有效提高拋光效率。該研究成果拓展了RB-SiC的拋光方法，并且為復相材料的飛秒激光加工提供了一種新的思路。相關成果以“Femtosecond laser-selective polishing of RB-SiC at a fluence between its two-phase threshold”為題發(fā)表在Optical Materials Express（《光學材料快訊》）上。 AY! zXJ_$
RNi&OG(
RB-SiC作為一種碳化硅陶瓷，具有優(yōu)異的性能，已成為輕型大型望遠鏡光學部件（尤其是大尺寸和復雜形狀反射鏡）最優(yōu)秀、最可行的材料之一。但是，RB-SiC不僅具有很高的硬度，而且還是一種典型的復相材料，在燒結過程中液態(tài)硅與碳發(fā)生化學反應時，有15%-30%的殘余硅留在坯體中。兩種材料拋光性能的差異，進一步加大了RB-SiC的拋光難度。目前該材料主要采用金剛石微粉拋光，但其拋光效率較低，使得RB-SiC的加工周期長、成本高。 *riGi
7:1Hg j(
針對上述問題，研究人員提出了一種飛秒激光選擇性拋光技術，基于RB-SiC中Si和SiC相的燒蝕閾值不同，實現選擇性去除表面凸起的 Si 毛刺來降低粗糙度。研究通過雙溫模型和實驗擬合計算，得到了SiC和Si的飛秒激光多脈沖燒蝕閾值。在兩相燒蝕閾值之間進行飛秒激光拋光工藝優(yōu)化后，對不同掃描次數下的表面形貌和粗糙度進行了分析。通過參數優(yōu)化，能夠實現快速的將表面粗糙度從35nm左右降至約11nm，相比傳統(tǒng)的拋光手段極大的提高了拋光效率。這種選擇性拋光技術還可以用于指導其他復相材料以及階梯材料的飛秒激光加工。 )hQ`l d7B
% yJs "%
[attachment=113296] y()#FRp7
圖1.飛秒激光選擇性拋光實驗結果 Zr$PSp}
相關工作得到了國家青年人才項目、國家自然基金、中科院青年創(chuàng)新促進會、上海市揚帆計劃的支持。 XP(q=Mw
q<;9!2py
原文鏈接：https://doi.org/10.1364/OME.452849
|
