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晶体金刚石镜可承受连续波激光功率

来源:Ringier 发布时间:2022-06-21 479
工业金属加工工业激光激光设备零部件光学材料与元件其他
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近日,哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)的研究人员制造了高反射镜,可以引导高功率连续波(CW)激光器的光束,而不会造成损坏。镜子是由单晶金刚石制成的。

近日,哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)的研究人员制造了高反射镜,可以引导高功率连续波(CW)激光器的光束,而不会造成损坏。镜子是由单晶金刚石制成的。


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传统的反射镜是由具有不同光学特性的多层涂层制成。热负荷会降低层的光学性能。层中的单个缺陷可导致高功率激光束烧穿,导致反射镜的不可逆损坏和设备故障。


Marko Loncar教授说:“新研制的单材料反射镜方法消除了热应力问题。但对于由多材料堆叠而成的传统反射镜,较大光功率激光照射产生的热应力很难消除。”


为了规避多层、多材料光学涂层的限制,该团队设计了单晶金刚石的光学响应,这种材料以强度和优异的光学和热性能而闻名。研究人员使用离子束将纳米结构蚀刻到金刚石表面,在3mm2的钻石片表面雕刻出一组柱。立柱的形状,顶部宽,底部薄,使表面的反射率达到98.9%。


研究人员使用10kW的1070nm连续激光对金刚石镜进行了测试。这面镜子证明了它能够承受光束的热量。相比之下,传统的介电镜在受到相同光束照射时,无法承受在高功率水平下的高热负荷。


高功率连续波激光器用于建筑和制造、国防、医疗外科、通信和传感、光谱学等领域。这些应用要求光学元件能够承受高功率连续波激光功率,并能成功地将光从激光器引向目标。金刚石反射镜可以拓宽大功率连续激光应用的范围和用途,并带来一种可以在极端条件下工作的新型光学器件。


Loncar表示:“这种方法有可能改进或创造高功率激光器的新应用。”研究人员设想这些镜子将用于国防应用、半导体制造、工业制造和深空通信。研究团队谈到,镜面技术也不仅限于金刚石材料。反射镜还可以由其他多种材料制成。例如,利用熔融石英极大带隙的单片反射镜可用于超快激光应用。下一步,研究团队将以此为基础探索商业化机会。

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