Заметки о высокоэнергетических лазерах и оптических компонентах из SiC —  Методы обработки поверхности

Почему карбид кремния для оптики высокоэнергетических лазеров?

Кристаллы карбида кремния (SiC) выдерживают температуры до 1600 °C, обладают высокой твердостью, демонстрируют минимальную деформацию при высоких температурах и обеспечивают отличную прозрачность от видимого красного света до инфракрасного длин волн. Эти свойства делают SiC идеальным материалом для высокомощных лазерных модулей, оптических отражателей, коллимирующей оптики и окон передачи.

Меняющийся ландшафт разработки высокоэнергетических лазеров

В прошлом большинство систем высокомощных лазеров основывались на ультракороткоимпульсных волоконных лазерах или крупномасштабных лазерах фокусировки на основе отражателей. Однако эти установки часто страдали от ограниченной направленности луча, плотности энергии и тепловой нагрузки.

Современные тенденции в разработке лазерных систем требуют:

• Более высокой выходной энергии
• Дальнего распространения луча
• Более узкой расходимости и коллимации луча
• Легких и компактных оптических модулей

Оптика на основе SiC сейчас набирает популярность как решение этих развивающихся требований — благодаря недавнему прогрессу в выращивании кристаллов и технологиях сверхточной обработки.

Оптика SiC: от теории к применению

С развитием обработки компонентов SiC — и даже алмазной кристаллической оптики, начинающей появляться — будущее выглядит многообещающим для промышленного развертывания.

Перекресток с AR оптикой и проблемы наноструктурирования

Проблемы микрообработки в лазерной оптике SiC удивительно похожи на проблемы в AR волноводах на основе SiC:

Все на 4-дюймовых / 6-дюймовых / 8-дюймовых пластинах SiC с:

• Созданием антиотражающих (AR) наноструктур
• Повышением эффективности пропускания или отражения
• Нанесением субволновых решеточных структур
• Периодичностью 100–500 нм
• Точностью по глубине нанометрового масштаба

Непростые задачи — особенно на таком твердом и химически инертном материале, как SiC.

Обзор глобальных исследований

Такие учреждения, как Университет Вестлейк, Гарвард и другие, начали изучать эту область.

Одно из самых больших препятствий?
Даже если пластины SiC доступны по цене, как вы травите субмикронные периодические наноструктуры на таком твердом материале, не разрушая его?

Возвращаясь к травлению SiC десять лет назад

Более десяти лет назад a 4-дюймовая пластина SiC стоила более 10 000 юаней, и травление даже одной было болезненным процессом. Но знаете что? Это сработало.

Мы получили субволновые антиотражающие (AR) структуры на SiC, которые снизили отражающую способность поверхности более чем на 30%—не используя никаких инструментов фотолитографии.