Fraunhofer Institutes IAF, ILT и IPT Diamond лещи за ултра-лека лазерна оптика; Оптоелектроника;
17 октомври 2017 г., 10:56 ч. | Никол Вьорнер
Диамантената оптика се характеризира със значително по-голяма топлопроводимост и по-висок показател на пречупване с отлични механични свойства. (Fraunhofer ILT, Аахен/Фолкер Ланерт.)
Със своя необичайно висок коефициент на пречупване и отлична топлопроводимост, лазерната оптика, която е десет пъти по-лека, може да бъде изградена с помощта на изкуствени диаманти. По този начин влакнестите лазери в диапазона kW могат да действат много по-гъвкаво.
Три института на Fraunhofer оптимизираха производството и обработката на диамантени лещи през последните години. Първата оптика за рязане с тези лещи сега се тества.
Диамантите имат някои невероятни свойства: ...
. Например техният индекс на пречупване е 2,4. Това е изключително високо и позволява много по-тънка оптика. Топлопроводимостта е 2000 W/m * K, което е повече от 1400 пъти по-високо от това на нормалното стъкло. Заедно с високия праг на повреда, тези свойства правят диамантите изключително интересни за високоефективната оптика.
Проба за рязане: В сравнение с конвенционалните режещи глави, диамантената оптика позволява над 90% намаляване на теглото. (Снимка Fraunhofer ILT, Аахен)
Досега поликристални диамантени субстрати ...
. използва се като прозорец в CO2 лазерите. Въпреки това, поради примеси и несъвършенства, те поглъщат и разпръскват лазерно лъчение с дължина на вълната на излъчване около 1 µm, което ги прави неподходящи за влакна лазери. Монокристалните диаманти нямат този проблем, но са по-трудни за производство.
В Института за приложна физика на твърдото тяло на Фраунхофер IAF ...
. Във Фрайбург от години се провеждат изследвания за производството на монокристални диаманти. CVD реакторите, разработени в IAF със стабилни плазмени условия, правят възможни субстрати с дебелина до няколко милиметра. Най-много 60 диаманти се произвеждат едновременно. Със скорости на натрупване до 30 µm на час, може да се произведе оптика с отвор приблизително 10 mm.
90% спестяване на тегло
Лещите, изработени от синтетични монокристални диаманти от Фрайбург, показват ниска абсорбция, а също и ниско двойно пречупване. Сега някои образци са снабдени с антирефлексно покритие и са вградени в режеща глава за фибролазери. Мартин Трауб от Института за лазерни технологии ILT в Аахен Фраунхофер казва: „За първи път оптимизирахме цялостна лазерна оптика за диамантените лещи. Това прави режещата глава с повече от 90 процента по-лека. "
Лещите с диаметър 7 mm ...
. преди това е завършил тестове с мощност от 2 kW лазер без никакви проблеми. Сега е създадена система за тестове за рязане с 1 кВт лазер с влакна. Водното охлаждане и подаването на защитен газ са интегрирани в режещата глава. Понастоящем не се планира мониторинг на процеса. В момента се провеждат първоначални тестове с компактната режеща глава. Новата оптика трябва значително да увеличи гъвкавостта при лазерно рязане. Малкият размер позволява обработка дори на труднодостъпни места. Ниското тегло от своя страна улеснява силно динамичните движения по време на 3D обработката.