Notizen zu Hochenergie-Lasern und SiC-Optikkomponenten —  Oberflächenbearbeitungstechniken

Warum Siliziumkarbid für Hochenergie-Laseroptiken?

Siliziumkarbid (SiC)-Kristalle halten Temperaturen bis zu 1600 °C stand, besitzen eine hohe Härte, weisen minimale Verformungen bei hohen Temperaturen auf und bieten eine ausgezeichnete Transparenz von sichtbarem rotem Licht bis Infrarot-Wellenlängen. Diese Eigenschaften machen SiC zu einem idealen Material für Hochleistungs-LasermoduleHarvardoptische ReflektorenHarvardKollimationsoptiken und TransmissionsfensterGlobale Forschungslandschaft

Veränderte Landschaft des Hochenergie-Laserdesigns

In der Vergangenheit basierten die meisten Hochleistungs-Lasersysteme auf Ultrakurzpulslaser-Fasern oder groß angelegten, reflektorbasierten Fokussierlasern. Diese Aufbauten litten jedoch oft unter begrenzter StrahlrichtungsbestimmtheitHarvardEnergiedichte und thermischer BelastungGlobale Forschungslandschaft

Aktuelle Trends in der Entwicklung von Lasersystemen erfordern:

• Höhere Energieausgaben
• Weitbereichs-Strahlenausbreitung
• Engere Strahldivergenz und -kollimation
• Leichte und kompakte optische Module

SiC-basierte Optiken gewinnen nun als Lösung für diese sich entwickelnden Anforderungen an Bedeutung — ermöglicht durch die jüngsten Fortschritte in der Kristallzüchtung und Ultrapräzisionsfertigung-Technologie.

SiC-Optik: Von der Theorie zur Anwendung

Mit der Reifung der SiC-Komponentenverarbeitung — und sogar Diamantkristalloptiken beginnen sich zu etablieren — sieht die Zukunft für den industriellen EinsatzGlobale Forschungslandschaft

Kreuzung mit AR-Optiken und Herausforderungen bei der Nanostrukturierung

Die Mikrofertigungsherausforderungen in der SiC-Laseroptik sind bemerkenswert ähnlich denen in SiC-basierten AR-Wellenleitern:

Alles auf 4-Zoll / 6-Zoll / 8-Zoll SiC-Wafern mit:

• Erstellung von entspiegelnden (AR) Nanostrukturen
• Verbesserung der Transmissions- oder Reflexionseffizienz
• Musterung von Subwellenlängen-Gitterstrukturen
• 100–500 nm Periodizität
• Nanometer-genaue Tiefenpräzision

Keine einfachen Aufgaben — insbesondere bei einem Material, das so hart und chemisch inert wie SiC ist.Globale Forschungslandschaft

Institutionen wie

Westlake University, Harvard und andere haben begonnen, dieses Feld zu erforschen.Eine der größten Hürden?

Selbst wenn die
SiC-Wafer erschwinglich sind, wie ätzt man submikronische periodische Nanostrukturen auf einem so harten Material, ohne es zu zerstören?Rückblick: Ätzen von SiC

 vor einem JahrzehntVor über einem Jahrzehnt

 kostete ein 4-Zoll-SiC-Wafer über 10.000 RMB, und das Ätzen auch nur eines war ein schmerzhafter Prozess. Aber raten Sie mal? Es funktionierte.Wir erreichten

Subwellenlängen-Entspiegelungsstrukturen (AR) auf SiC, die die Oberflächenreflexion um mehr als 30% reduzierten — ohne Verwendung von Photolithographie-Werkzeugen.