Pour obtenir un processus optimisé de découpe ultraprécise assistée par laser du silicium monocristallin, les caractéristiques de surface des composants en silicium monocristallin après usinage ont été étudiées. La méthode expérimentale orthogonale a été utilisée pour optimiser les paramètres du processus de découpe à un seul point en diamant assistée par laser in situ sur le silicium monocristallin, et la qualité de surface, la précision de la forme, les contraintes résiduelles et la transmission optique ont été mesurées et analysées. Grâce à l'analyse de variance de la rugosité de surface et à l'analyse du rapport signal/bruit des données expérimentales orthogonales, la combinaison optimale des paramètres de procédé a été obtenue avec une vitesse de broche de 1500 tr/min, une vitesse d'avance de 5 mm/min, une profondeur de coupe de 3 μm et une puissance laser de 4,5 W. Les composants optiques asphériques en silicium monocristallin de 165 mm de diamètre usinés avec ces paramètres présentent une rugosité de surface et une précision de forme PV respectivement de 2,74 nm et 0,52 μm. Après découpe assistée par laser, une contrainte de compression résiduelle de (-1760,8±362,1) MPa existe sur la surface du silicium monocristallin. La transmission avant et après revêtement des composants optiques en silicium monocristallin usinés par découpe ultraprécise assistée par laser dans la bande infrarouge de 3~5 μm est respectivement de 55 % et 98 %, avec un indice de réfraction de 3,43. Les résultats expérimentaux montrent que la technique de découpe ultraprécise assistée par laser peut être utilisée comme procédé de semi-finition ou de finition finale des composants optiques en silicium monocristallin afin d'améliorer l'efficacité de fabrication des composants avec des formes complexes.

découpe ultraprécise assistée par laser;silicium monocristallin;optimisation du procédé;rugosité de surface;précision de la forme;contraintes résiduelles;transmission