Для достижения оптимизированного лазерно-ассистированного сверхточного резания монокристаллического кремния были исследованы поверхностные характеристики элементов монокристаллического кремния после обработки резанием. С использованием метода ортогонального эксперимента оптимизировались параметры процесса лазерно-ассистированного ин-ситу алмазного однопроходного резания монокристаллического кремния, а также проведены измерения и анализ качества поверхности, точности формы, остаточных напряжений и оптической пропускной способности. По результатам дисперсионного анализа шероховатости поверхности и анализа отношения сигнал/шум экспериментальных данных получена оптимальная комбинация параметров процесса: скорость шпинделя 1500 об/мин, скорость подачи 5 мм/мин, глубина резания 3 мкм, мощность лазера 4,5 Вт. При обработке оптических асферических элементов из монокристаллического кремния диаметром 165 мм с указанными параметрами шероховатость поверхности и точность формы PV составили соответственно 2,74 нм и 0,52 мкм. После лазерно-ассистированного резания на поверхности кремния наблюдается остаточное сжимающее напряжение (-1760.8±362.1) МПа. Пропускная способность оптических элементов из монокристаллического кремния, обработанных лазерно-ассистированным сверхточным резанием, в инфракрасном диапазоне 3~5 мкм до и после нанесения пленки составила 55% и 98% соответственно, показатель преломления 3,43. Экспериментальные результаты показывают, что технология лазерно-ассистированного сверхточного резания может использоваться в качестве полуфинишной или окончательной обработки оптических элементов из монокристаллического кремния для повышения эффективности производства сложных форм.

лазерно-ассистированное сверхточное резание;монокристаллический кремний;оптимизация процесса;шероховатость поверхности;точность формы;остаточные напряжения;пропускная способность