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ILT研制金刚石镜片:极大减轻材料加工激光器重量

金刚石具有一些显著特性:例如,其折射率为2.4,这是非常高的,并且能通过相同的光学功率实现更薄的光学元件。它们的导热系数为2000W/m*K,比光学玻璃高出1400多倍。除了高损伤阈值,这些特性使得金刚石对于高功率光学系统非常有意义。

迄今为止,多晶金刚石衬底仅用作二氧化碳激光器的窗口。由于杂质和缺陷的存在,它们在大约1μm的发射波长下吸收和散射激光辐射,使得它们不适合于光纤激光器。虽然单晶金刚石没有上述问题,但它们却更难制造。

多年来,弗劳恩霍夫应用固体物理研究所(IAF)一直在研究单晶金刚石的生产。在IAF开发的连续气相沉积(CVD)反应器具有稳定的等离子体特性,能够制造厚达几毫米的基材。最多可以同时生产60颗金刚石。在每小时高达30微米的生成率下,该反应器可以产生具有孔径厚度约为10毫米的材料。

金刚石光学激光头重量减轻90%

这些合成单晶金刚石镜片显示出低吸收和低的双折射特性。目前,已经将几个样品进行了防反射涂层测试,并被融入到光纤激光器切割头中。

来自弗劳思霍夫激光技术研究院(ILT)的Martin Traub表示:“我们首次为金刚石镜片优化了完整的激光光学系统。由于这个原因,切割头的重量减轻了近90%。”

直径为7mm的镜片已经通过了2kW激光功率的测试,且没有任何问题。现在,合作方已经建立了一个用1kW光纤激光器进行的切割测试系统。集成在切割头中的是水冷和防护气体供应,但是尚未对流程监控进行规划。目前正在使用小型切割头进行第一次测试。

新的光学系统能极大地增加激光切割的灵活性。小尺寸使系统能够处理难以达到的区域,而较轻的重量则便于3D处理中的高度动态过程。

另外,该光学系统也将在2017年德国慕尼黑光电技术展上进行展示。(文/Oscar译)


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