Para obtener un proceso optimizado de corte ultrapreciso asistido por láser para silicio monocristalino, se estudiaron las características superficiales de los componentes de silicio monocristalino después del mecanizado. Se utilizó el método de experimentos ortogonales para optimizar los parámetros del proceso de corte monotópico asistido in situ por láser con diamante sobre silicio monocristalino, y se midieron y analizaron la calidad de la superficie, la precisión de la forma, el esfuerzo residual y la transmitancia óptica. Mediante el análisis de varianza de la rugosidad superficial y el análisis de la relación señal-ruido de los datos experimentales ortogonales, se obtuvo la combinación óptima de parámetros de proceso: velocidad del husillo de 1500 rpm, tasa de avance de 5 mm/min, profundidad de corte de 3 μm y potencia láser de 4,5 W. Los elementos ópticos asféricos de silicio monocristalino de 165 mm de diámetro procesados con estos parámetros presentan una rugosidad superficial y precisión de forma PV de 2,74 nm y 0,52 μm, respectivamente. Después del mecanizado asistido por láser, la superficie del silicio monocristalino presenta una tensión residual de compresión de (-1760,8±362,1) MPa. Las transmitancias antes y después del recubrimiento en la banda infrarroja de 3 a 5 μm para los componentes ópticos de silicio monocristalino mecanizados por corte ultrapreciso asistido por láser son del 55 % y 98 %, respectivamente, con un índice de refracción de 3,43. Los resultados experimentales demuestran que la tecnología de corte ultrapreciso asistida por láser puede utilizarse como proceso semiacabado o acabado final para componentes ópticos de silicio monocristalino para mejorar la eficiencia de fabricación de componentes con superficies complejas.

corte ultrapreciso asistido por láser;silicio monocristalino;optimización del proceso;rugosidad superficial;precisión de forma;esfuerzo residual;transmitancia