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金刚石镜片使激光光学材料加工系统更轻

金刚石有一些显着的特性:比如它的折射率为2.4,非常高,可以制成更薄的光学元件,用于相同光功率的光学系统。其导热系数为2000 W/m*K,是光学玻璃的1400倍。

迄今为止,多晶金刚石衬底仅被用作二氧化碳激光器的光窗。由于杂质和缺陷,它们会吸收和散射发射波长为 1 微米的激光辐射,因此不适用于光纤激光器。单晶金刚石虽然不存在这个问题,但制造难度大。多年来,德国弗劳恩霍夫应用固体物理研究所(IAF)一直致力于单晶金刚石的生产。 IAF开发的连续气相沉积(CVD)反应室,等离子体条件稳定,可生产几毫米厚的基板。

最多可同时加工60颗钻石。以高达每小时 30 微米的速度,反应室可以生产出孔径约为 10 毫米的光学元件。

由这些合成单晶钻石制成的镜片具有低吸收率和低双折射。目前已经提供了一些涂有增透膜的样品,并用于光纤激光切割头。 “我们首次针对金刚石镜片优化了完整的激光光学系统,切割头的重量减轻了 90%,”弗劳恩霍夫激光技术研究所的 Martin Traub 说。

直径7mm的镜头通过了2kW激光功率的测试,没有任何问题。现在,合作伙伴已经建立了一个使用1kW光纤激光器的切割测试系统。水冷和保护气体供应集成在切割头中。尚未计划过程监控。目前,紧凑型切割头正处于首次测试阶段。

新的光学系统将显着提高激光切割的灵活性。小尺寸使系统能够处理不可到达的区域,而低权重有利于 3D 过程中的高动态运动。

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