近期，中國科學院上海光學精密機械研究所精密光學製造與(yu) 檢測中心實驗室魏朝陽研究員團隊在碳化矽表麵飛秒激光改性提升拋光效率研究方麵取得進展。研究發現通過飛秒激光對預塗有Si粉的RB-SiC表麵進行改性，能夠獲得結合強度為(wei) 55.46 N的表麵改性層。且改性後的RB-SiC的表麵僅(jin) 經過4.5小時的拋光，即可得到表麵粗糙度Sq 為(wei) 4.45 nm的光學表麵，與(yu) 直接研磨拋光相比，拋光效率提高了3倍以上。該研究成果拓展了RB-SiC的表麵改性方法，並且激光的可控性和該方法的簡單性，使得它可以用於(yu) 複雜輪廓的RB-SiC表麵改性處理。相關(guan) 成果發表在Applied Surface Science（《應用表麵科學》）上。

RB-SiC作為(wei) 一種碳化矽陶瓷，具有優(you) 異的性能，已成為(wei) 輕型大型望遠鏡光學部件（尤其是大尺寸和複雜形狀反射鏡）最優(you) 秀、最可行的材料之一。但是RB-SiC作為(wei) 一種典型的高硬度、複相材料，在燒結過程中液態Si與(yu) C發生化學反應時，有15%-30%的殘餘(yu) 矽留在坯體(ti) 中。而這兩(liang) 種材料拋光性能的差異，在表麵精密拋光過程中會(hui) 在SiC相和Si相組分的交界處形成微台階，容易發生衍射，不利於(yu) 獲得高質量的拋光表麵，給後續的拋光帶來了巨大的挑戰。

圖1 研究摘要圖

針對上述問題，研究提出了一種飛秒激光表麵改性預處理方法，利用飛秒激光對預塗有矽粉的RB-SiC表麵進行改性，不僅(jin) 可以解決(jue) 由於(yu) 兩(liang) 相拋光性能差異而引起的表麵散射問題，而且可以有效地降低RB-SiC基體(ti) 的拋光難度，提升拋光效率。研究結果表明，RB-SiC表麵預塗Si粉在飛秒激光作用下被氧化，並且隨著氧化逐漸深入界麵，改性層與(yu) RB-SiC基體(ti) 形成鍵合。通過優(you) 化激光掃描參數來調整氧化深度，獲得了結合強度為(wei) 55.46 N的高質量改性層。該改性層相較於(yu) RB-SiC基體(ti) 更易於(yu) 拋光，使得預處理後的RB-SiC表麵粗糙度可以在短短幾個(ge) 小時的拋光中降低到Sq 4.5 nm，與(yu) RB-SiC基體(ti) 的磨料拋光相比，拋光效率提高了3倍以上。此外，該方法操作簡單、對RB-SiC基體(ti) 表麵輪廓的要求低，可以應用於(yu) 更複雜的RB-SiC表麵，並顯著提高拋光效率。

圖2 改性層拋光前後表麵粗糙度及3D形貌