碳化硅 AR 镜片加工，中科煜宸水导激光实现低损伤精密切割

随着 AR 光学产业快速发展，碳化硅作为新型光学基材逐步走进大众视野。对比传统光学玻璃，碳化硅材料折射率高、热稳定性强、重量更轻，非常适合制作 AR 光波导镜片，能够实现更大视场角、轻量化镜片设计，是下一代 AR 光学元器件重要发展方向。但碳化硅属于硬脆陶瓷，镜片普遍厚度薄，切割过程极易发生崩边、碎裂、热应力形变，给加工制造带来不小挑战。中科煜宸水导激光加工技术，针对碳化硅 AR 镜片开展大量工艺验证，实现边缘崩边可控，保护镜片光学性能。

碳化硅 AR 镜片厚度普遍在 0.5mm 级别，工件薄、材料脆性大。光学零部件对边缘质量有着硬性行业指标，切割后崩边尺寸一般需要控制在 50μm 以内。一旦边缘出现较大崩缺，会直接造成镜片报废；即便肉眼看不到明显裂口，如果加工产生热应力、亚表面微裂纹，后期镀膜、组装工序中，裂纹会进一步延展；干式加工带来的热影响，还会改变碳化硅局部理化状态，造成镜片光学性能发生偏移，影响成像质量。

传统砂轮切割是硬脆材料常用加工手段，依靠磨料磨削实现轮廓分离。砂轮和碳化硅工件是直接接触，磨削过程机械冲击力大，薄型碳化硅镜片很容易出现边缘崩口，碎片、缺口带来较高报废率。砂轮切割完成之后，往往还需要后续研磨、抛光修边工序，增加生产工序与物料损耗。干式脉冲激光切割依靠热消融分离材料，切割速度具备优势，但加工区域瞬时高温会形成热应力，薄镜片容易发生轻微形变，切割边缘会产生热损伤层，对 AR 镜片的光学表面产生负面影响，难以直接满足光学元器件交付标准。

水导激光采用激光沿水射流传导的加工模式，加工位置持续受到水流冷却，热累积被有效抑制，热应力形变风险明显下降；非接触加工，没有砂轮的机械挤压冲击，降低薄碳化硅镜片崩边碎裂概率；高速水流同步带走加工熔融碎屑，避免残渣附着划伤镜片光学面。加工完成的轮廓切口垂直度好，切缝窄，减少昂贵碳化硅原材料损耗。

中科煜宸使用自研 RJ 系列水导激光设备，针对 0.5mm 厚度碳化硅 AR 镜片开展切割工艺开发，加工行进速度 30mm/min。经过显微检测，镜片切割边缘崩边不大于 50μm，边缘连续完整，没有出现裂口、大面积缺损。加工过程不会对镜片主体光学区域造成热损伤，工件可以直接进入后续清洗、镀膜工序，减少修边打磨工作量。

从产业层面来看，碳化硅 AR 光波导尚处于产业成长阶段，样品试制、小批量试产场景多，零部件迭代速度快。水导激光可以灵活完成异形轮廓加工，面对镜片不同外形设计，只修改加工路径程序即可，不需要更换模具、刀具，非常适配光学产品快速迭代需求。

也要客观看待工艺边界，水导激光加工薄片工件，工装夹具、水射流压力参数需要精细匹配，避免水流扰动造成薄片抖动，对设备水路、运动平台控制精度有一定要求。随着 AR 消费电子产业不断发展，碳化硅光学镜片市场空间持续释放，低损伤切割工艺的价值将进一步凸显。国产化水导激光装备与工艺，为国内光学企业提供本土工艺解决方案，助力碳化硅 AR 光学元器件研发与小批量生产落地。