科学探索|MIT科学家开发出适用于薄镜和硅晶片的低成本、高精度创新制造方法 MIT科学家开发出适用于薄镜和

用于太空望远镜、X 光镜和显示面板的轻量级高精度光学技术，已于过去几十年里取得了长足发展。然而更先进的进展，却一直受到看似简单的障碍的限制。比如这些光学系统中必须放入具有微结构的镜板，但其表面涂层材料可能在应力作用下发生形变，结果导致光学质量被降低。对于空间光学等超轻型光学系统来说，典型光学工艺就是难以生产出满足其严格要求的形状。

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蚀刻到硅镜热氧化层中的应力校正图案（图自：Youwei Yao）
好消息是，来自麻省理工学院（MIT）Kavli 天体物理与空间研究所旗下空间纳米技术实验室（SNL）的一支研究团队，刚刚提出了一种能够化解这种尴尬的新设计。
MIT 研究员 Youwei Yao、Ralf Heilmann、Mark Schattenburg、以及最近毕业的 19 级博士生 Brandon Chalifoux，在 4 月 14 日出版的《Optica》光学期刊上提到了一种具有应力校正图案的硅镜。
研究一作 Youwei Yao 解释了他们是如何通过新方法来重塑薄板材料以消除形变，从而研究人员能够更加随心所欲地将表面弯曲成他们可能需要的精确且复杂星装

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研究配图 - 1：刻入硅衬底的光栅线 / TOx 涂层 / 形变测量
薄板成型常用于高级复杂系统，例如半导体制造过程中的可变形反射镜或晶圆展平工艺。不过得益于 MIT 的创新工艺，未来生产将能够更加精确、实惠、且可扩展。
虽然利用应力或半导体表面形变早已不是什么新鲜事，但 MIT 这次却用上了更现代的光刻技术。
研究团队指出，这些更薄、更容易变形的表面，可用于从增强现实（AR）头显、到更实惠的大号太空望远镜等更广泛的目的。

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【科学探索|MIT科学家开发出适用于薄镜和硅晶片的低成本、高精度创新制造方法】研究配图 - 2：产生三叶形变的设计部分 / 25 个制造用单元显微图像 / 形变测量
据悉，这项研究成果，建立在现亚利桑那大学助理教授 Brandon Chalifoux 的研究基础之上。
作为早期机械工程博士学位论文的一部分，他与 MIT 研究团队合作开发了一种数学模式，以将表面应力状态与薄板的变形联系起来。
Yao 开发了一种新的压力模式排列，并将之用于精确控制。首先是在光学表面基板的背部，涂上一层由薄薄的二氧化硅等材料制成的高应力薄膜。

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研究配图 - 3：晶圆表面图案化前后的 S 形 / 平面测量
待新的应力图案被平板印刷到薄膜上，研究人员便可在特定区域改变材料的特性。进而选择性地处理不同区域的薄膜涂层，以控制在表面施加应力与张力的位置。
由于光学表面与涂层是粘合在一起的，因此通过操纵涂层材料，也会相应地重塑光学表面。空间纳米技术实验室高级研究科学家兼主任 Schattenburg 补充道：

我们并未通过增加压力来塑造形状，而是通过精心设计的几何结构（如点或线）来选择性地消除特定方向上的压力 —— 而且这只是在镜中单个位置释放目标应力、以弯曲材料的一种特定方法。