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金刚石透镜使激光光学材料加工系统更轻

金刚石具有一些显著的特性:例如,它的折射率为2.4,非常高,可以制成更薄的光学元件,用于具有相同光功率的光学系统。其导热系数为2000w/m*K,是光学玻璃的1400倍。

到目前为止,聚晶金刚石衬底仅被用作二氧化碳激光器的光窗。由于杂质和缺陷的存在,它们在1微米的发射波长上吸收和散射激光辐射,因此不适用于光纤激光器。虽然单晶钻石没有这个问题,但它们很难制造。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)反应室具有稳定的等离子体条件,可以制备出厚度为几毫米的衬底。

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

这些人造单晶钻石制成的透镜具有低吸收率和低双折射。目前,已经提供了一些涂有减反射膜的样品,并用于光纤激光切割头弗劳恩霍夫激光技术研究所的马丁·特劳布说:“我们首次优化了一套完整的钻石透镜激光光学系统,切割头的重量减轻了90%。”。

直径为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。水冷却和保护气体供应集成在切割头中。尚未计划过程监控。目前,紧凑型切割头正在进行首次测试。

新的光学系统将大大增强激光切割的灵活性。系统体积小,可以处理不可访问的区域,而重量轻,有利于三维过程中的高动态运动。

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