導讀：激光損傷(shang) 熔融的矽，尤其是采用紫外激光進行損傷(shang) 的時候，仍然是一個(ge) 限製高功率激光發展的問題。近日，來自上光所的研究人員，複合化學腐蝕和CO2激光拋光技術進行加工熔融矽。此外，複合工藝可以減少引入光活性金屬雜質元素、破壞性缺陷、化學結構缺陷的可能，導致0% 的可能損傷(shang) 閾值，達到接近33%的高於(yu) 傳(chuan) 統化學機械腐蝕拋光的樣品，加工條件為(wei) 7.6 ns 脈衝(chong) 和波長為(wei) 355 nm。

圖 (a)激光拋光係統；(b) 在複合加工過程中的表麵形貌的變化；

激光損傷(shang) 熔融的矽，尤其是紫外激光的損傷(shang) ，仍然是一個(ge) 限製高功率激光係統的應用問題的一大限製。傳(chuan) 統的加工熔融矽的辦法仍然是通過磨加工和化學機械拋光的辦法進行。這一辦法要獲得超光滑的表麵是非常耗時的，同時還非常容易導致表麵和次表麵形成缺陷，從(cong) 而導致熔融的矽的表麵損傷(shang) 閾值的顯著下降。

圖2 典型的激光損傷(shang) 熔融矽的表麵SEM形貌，HF-LP和 CMP 在相同的激光作用下的結果

最近，來自上海光機所 的研究團隊複合化學腐蝕和CO2激光拋光來加工熔融的矽。化學腐蝕用來在熔融的矽上開辟出一個(ge) 次表麵的缺陷。緊隨著，CO2激光拋光技術用來降低表麵的粗糙度。

這一複合技術不僅(jin) 可以顯著得獲得超級光滑的表麵且非常低的粗糙度，但同時也提高了熔融矽的損傷(shang) 容限。這一工作發表在近期出版得期刊《 Optics Letters》上。

采用CO2激光進行激光輻照熔融矽時的2D數值模擬圖

通過損傷(shang) 形貌和缺陷的分析，這一複合工藝的研究結果表明可以避免引入表麵和次表麵的缺陷，包括破壞性缺陷、化學結構類型的缺陷和光活性金屬雜質元素以及獲得具有低表麵缺陷密度的熔融的矽，因此可以獲得更加好的損傷(shang) 阻力。

采用CO２激光進行輻照熔融矽時的形貌變化和溫度場

文章封麵

文章來源：Zhen Cao et al. Ground fused silica processed by combined chemical etching and CO2 laser polishing with super-smooth surface and high damage resistance, Optics Letters (2020). DOI: 10.1364/OL.409857

Li Zhou et al. Numerical and Experimental Investigation of Morphological Modification on Fused Silica Using CO2 Laser Ablation, Materials(2019). DOI: 10.3390/ma12244109