惰性气体大气压等离子体抛光技术对 FLICE 熔融石英微光学元件表面质量的优化研究

《Scientific Reports》：Inert gas atmospheric pressure plasma post-processing of fused silica micro-lenses produced by means of femtosecond laser-induced chemical etching

　　

摘要

在这项研究中，我们报道了采用惰性气体大气压等离子体抛光技术作为飞秒激光诱导化学蚀刻（FLICE）制备的熔融石英微光学元件的后处理方法。实验结果表明，该方法能有效降低激光蚀刻后熔融石英微透镜的表面粗糙度，从平均粗糙度值 Ra 0.207?±?0.044 微米降至 0.047?±?0.018 微米，粗糙度降低了75%以上，同时保持了透镜的几何形状。系统分析了放电间隙厚度和等离子体功率对抛光效率的影响，发现对于所使用的装置而言，最佳的工作距离为5毫米，等离子体功率为5.5瓦特。在这种配置下，由于形成了电场强度较高的稳定等离子体放电，抛光效率最高；而当等离子体功率和工作距离增大时，会出现等离子体不稳定和不均匀现象，从而降低处理效率。通过对激光写入透镜进行等离子体后处理后表面粗糙度的改善效果，通过显微镜观察、干涉测量以及测量FLICE方法制备的未抛光和抛光表面的光散射特性进行了验证。