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。