Niedawno zespół badacza Wei Chaoyanga z Centrum Precyzyjnej Produkcji i Kontroli Optyki Szanghajskiego Instytutu Optyki i Maszyn Precyzyjnych (SIPM) Chińskiej Akademii Nauk (CAS) zrealizował produkcję elementów z topionej krzemionki uszkodzonych laserem przez wysokie promieniowanie UV na temat charakterystyki i procesu usuwania wad lasera CO2. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Light: Advanced Manufacturing.
Problem uszkodzeń komponentów topionej krzemionki wywołanych laserem UV poważnie ograniczył rozwój systemów laserowych dużej mocy. Obecny proces szlifowania i polerowania kontaktowego nieuchronnie powoduje wady technologiczne, które są trudne do całkowitego usunięcia w procesie obróbki końcowej, co znacznie zmniejsza wydajność i żywotność składników topionej krzemionki.
W oparciu o technologię równomiernej ablacji niskonaprężeniowej za pomocą mikrosekundowego pulsacyjnego lasera zespół badawczy zaproponował metodę ablacji za pomocą chromatografii laserowej w celu scharakteryzowania defektów podpowierzchniowych i połączył ją z szybkim usuwaniem materiałów, aby osiągnąć całkowite usunięcie defektów podpowierzchniowych na etapie szlifowania. Następnie zastosowano laserową metodę czyszczenia konformalnego w celu oczyszczenia ponownie osadzonych zanieczyszczeń na ablowanej powierzchni, a laserowe polerowanie stopu zastosowano w celu wygładzenia trajektorii ablacji, realizując elastyczną obróbkę pełnego łącza laserem CO2 składników topionej krzemionki. W porównaniu z procesem konwencjonalnym, łącze do obróbki laserem CO2 może skutecznie zapobiegać wprowadzaniu defektów procesowych, a tym samym umożliwiać przygotowanie składników topionej krzemionki o wyższych progach uszkodzeń. Proponowana laserowa metoda charakteryzowania i usuwania defektów zapewnia nowe narzędzie do badania defektów podpowierzchniowych i formułowania strategii tłumienia, a także zapewnia nowy pomysł na niskodefektową obróbkę składników topionej krzemionki.
Prace te były wspierane przez Chiński Narodowy Program Badań i Rozwoju, Szanghajski Program Yangfan, Narodowy Fundusz Młodzieży w dziedzinie Nauk Przyrodniczych, Szanghajską Fundację Nauk Przyrodniczych, Wspólny Fundusz Astronomiczny i Stowarzyszenie Promocji Młodych Innowacji Chińskiej Akademii Nauk.
Postęp w wspomaganym laserowo wytwarzaniu elementów z topionej krzemionki o wysokiej odporności na uszkodzenia laserem UV w Szanghajskim Instytucie Optyki i Mechaniki (SIOM)
Rys. 1 (a) Konwencjonalne łącze procesowe; b) łącze do przetwarzania lasera CO2; (c) Metoda charakteryzacji 3D pełnokalibrowego defektu podpowierzchniowego
Postępy w wspomaganym laserowo wytwarzaniu elementów z topionej krzemionki o wysokiej odporności na uszkodzenia laserem UV w SIPM.
Rys. 2 Porównanie uszkodzeń pomiędzy próbkami konwencjonalnymi i laserowymi: (a) 1-przy-1 prawdopodobieństwie uszkodzenia (355 nm, 8,3 ns); (b) typowa morfologia uszkodzeń.
