Фраунгофер інститути IAF, ILT та IPT Diamond лінзи для надлегкої лазерної оптики; Оптоелектроніка;
17 жовтня 2017 р., 10:56 ранку | Ніколь Вернер
Алмазна оптика характеризується значно більшою теплопровідністю та вищим показником заломлення з чудовими механічними властивостями. (Fraunhofer ILT, Aachen/Volker Lannert.)
Завдяки їх надзвичайно високому показнику заломлення та чудовій теплопровідності, лазерна оптика, яка в десять разів легша, може бути побудована з використанням штучних алмазів. Таким чином, волоконні лазери в діапазоні кВт можуть діяти набагато гнучкіше.
Три інститути Фраунгофера за останні роки оптимізували виробництво та обробку алмазних лінз. Зараз проводиться випробування першої ріжучої оптики з цими лінзами.
Діаманти мають деякі дивовижні властивості: ...
. Наприклад, їх показник заломлення становить 2,4. Це надзвичайно високо і забезпечує набагато тоншу оптику. Теплопровідність становить 2000 Вт/м * К, що більш ніж у 1400 разів перевищує норму звичайного скла. Разом з високим порогом пошкодження ці властивості роблять алмази надзвичайно цікавими для високоефективної оптики.
Випробування різання: у порівнянні зі звичайними ріжучими головками, алмазна оптика дозволяє зменшити вагу більш ніж на 90% (Фото Fraunhofer ILT, Аахен)
Поки що полікристалічні алмазні підкладки ...
. використовується як вікно в CO2-лазерах. Однак через домішки та недосконалості вони поглинають і розсіюють лазерне випромінювання на довжинах хвиль випромінювання близько 1 мкм, що робить їх непридатними для волоконних лазерів. Монокристалічні діаманти не мають цієї проблеми, але їх важче виготовити.
В Інституті прикладної фізики твердого тіла IAF Фраунгофера ...
. У Фрайбурзі роками проводились дослідження виробництва монокристалічних алмазів. Реактори CVD, розроблені в IAF зі стабільними плазмовими умовами, роблять підкладки товщиною до декількох міліметрів. Одночасно виробляється максимум 60 діамантів. При швидкості нарощування до 30 мкм на годину можна виготовити оптику з діафрагмою приблизно 10 мм.
90% економії ваги
Лінзи, виготовлені із синтетичних монокристалічних діамантів із Фрайбурга, демонструють низьке поглинання, а також низьке двозаломлення. Зараз деякі зразки забезпечені антибліковими покриттями та вбудовані в ріжучу головку для волоконних лазерів. Мартін Трауб з Інституту лазерних технологій ILT в Аахені Фраунгофера каже: «Вперше ми оптимізували повну лазерну оптику для алмазних лінз. Це робить ріжучу головку більш ніж на 90 відсотків легшою ".
Лінзи діаметром 7 мм ...
. раніше без проблем пройшов тести з потужністю лазера потужністю 2 кВт. Зараз створена система для випробувань різання волоконним лазером потужністю 1 кВт. Водяне охолодження та подача захисного газу інтегровані в ріжучу головку. Наразі моніторинг процесу не планується. В даний час проводяться початкові випробування з компактною ріжучою головкою. Нова оптика повинна значно збільшити гнучкість лазерного різання. Невеликі розміри дозволяють обробляти навіть у важкодоступних місцях. Низька вага, у свою чергу, полегшує надзвичайно динамічні рухи під час обробки 3D.