导读：激光损伤熔融的硅，尤其是采用紫外激光进行损伤的时候，仍然是一个限制高功率激光发展的问题。近日，来自上光所的研究人员，复合化学腐蚀和CO2激光抛光技术进行加工熔融硅。此外，复合工艺可以减少引入光活性金属杂质元素、破坏性缺陷、化学结构缺陷的可能，导致0% 的可能损伤阈值，达到接近33%的高于传统化学机械腐蚀抛光的样品，加工条件为7.6 ns 脉冲和波长为355 nm。

图 (a)激光抛光系统；(b) 在复合加工过程中的表面形貌的变化；

激光损伤熔融的硅，尤其是紫外激光的损伤，仍然是一个限制高功率激光系统的应用问题的一大限制。传统的加工熔融硅的办法仍然是通过磨加工和化学机械抛光的办法进行。这一办法要获得超光滑的表面是非常耗时的，同时还非常容易导致表面和次表面形成缺陷，从而导致熔融的硅的表面损伤阈值的显著下降。

图2 典型的激光损伤熔融硅的表面SEM形貌，HF-LP和 CMP 在相同的激光作用下的结果

最近，来自上海光机所 的研究团队复合化学腐蚀和CO2激光抛光来加工熔融的硅。化学腐蚀用来在熔融的硅上开辟出一个次表面的缺陷。紧随着，CO2激光抛光技术用来降低表面的粗糙度。

这一复合技术不仅可以显著得获得超级光滑的表面且非常低的粗糙度，但同时也提高了熔融硅的损伤容限。这一工作发表在近期出版得期刊《 Optics Letters》上。

采用CO2激光进行激光辐照熔融硅时的2D数值模拟图

通过损伤形貌和缺陷的分析，这一复合工艺的研究结果表明可以避免引入表面和次表面的缺陷，包括破坏性缺陷、化学结构类型的缺陷和光活性金属杂质元素以及获得具有低表面缺陷密度的熔融的硅，因此可以获得更加好的损伤阻力。

采用CO２激光进行辐照熔融硅时的形貌变化和温度场

文章封面

文章来源：Zhen Cao et al. Ground fused silica processed by combined chemical etching and CO2 laser polishing with super-smooth surface and high damage resistance, Optics Letters (2020). DOI: 10.1364/OL.409857

Li Zhou et al. Numerical and Experimental Investigation of Morphological Modification on Fused Silica Using CO2 Laser Ablation, Materials(2019). DOI: 10.3390/ma12244109