Fraunhofer Institutes Lentile IAF, ILT și IPT Diamond pentru optică laser ultra-ușoară; Optoelectronică;
17 octombrie 2017, 10:56 | | Nicole Woerner
Optica diamantată se caracterizează printr-o conducție de căldură semnificativ mai mare și un indice de refracție mai mare cu proprietăți mecanice excelente. (Fraunhofer ILT, Aachen/Volker Lannert.)
Cu un indice de refracție neobișnuit de ridicat și o conducere excelentă a căldurii, optica laser care este de zece ori mai ușoară poate fi construită folosind diamante artificiale. Laserele cu fibre din gama kW ar putea acționa astfel mult mai flexibil.
Trei institute Fraunhofer au optimizat fabricarea și prelucrarea lentilelor cu diamant în ultimii ani. Prima optică de tăiere cu aceste lentile este acum testată.
Diamantele au câteva proprietăți uimitoare: ...
. De exemplu, indicele lor de refracție este 2.4. Acest lucru este extrem de ridicat și permite o optică mult mai subțire. Conductivitatea termică este de 2000 W/m * K, care este de peste 1400 de ori mai mare decât cea a sticlei normale. Împreună cu pragul ridicat de deteriorare, aceste proprietăți fac diamantele extrem de interesante pentru optica de înaltă performanță.
Încercare de tăiere: Comparativ cu capetele de tăiere convenționale, optica diamantată permite o reducere a greutății cu peste 90%. (Foto Fraunhofer ILT, Aachen)
Până în prezent, substraturile de diamante policristaline ...
. folosit ca fereastră în laserele cu CO2. Cu toate acestea, datorită impurităților și imperfecțiunilor, acestea absorb și dispersează radiațiile laser la lungimi de undă de emisie de aproximativ 1 µm, ceea ce le face improprii pentru laserele cu fibră. Diamantele monocristal nu au această problemă, dar sunt mai greu de realizat.
La Institutul Fraunhofer pentru Fizica Statelor Solide Aplicate IAF ...
. La Freiburg, de ani de zile s-au efectuat cercetări privind producția de diamante monocristaline. Reactoarele CVD dezvoltate la IAF cu condiții stabile de plasmă fac posibile substraturi cu o grosime de până la câțiva milimetri. În același timp sunt produse maximum 60 de diamante. Cu viteze de construcție de până la 30 µm pe oră, pot fi produse optice cu o deschidere de aproximativ 10 mm.
Economie de greutate de 90%
Lentilele fabricate din diamante sintetice monocristale de la Freiburg prezintă o absorbție redusă și, de asemenea, o birrefringență scăzută. Acum, unele specimene au fost prevăzute cu acoperiri antireflexive și încorporate într-un cap de tăiere pentru lasere cu fibră. Martin Traub de la Institutul Fraunhofer pentru tehnologia laser ILT din Aachen spune: „Pentru prima dată am optimizat o optică completă cu laser pentru lentilele cu diamant. Aceasta face capul de tăiere cu peste 90% mai ușor. "
Lentilele cu diametrul de 7 mm ...
. Făcuse anterior teste cu o putere laser de 2 kW fără probleme. Acum a fost creat un sistem pentru încercări de tăiere cu un laser cu fibră de 1 kW. Răcirea cu apă și alimentarea cu gaz de protecție sunt integrate în capul de tăiere. Monitorizarea procesului nu este în prezent planificată. În prezent se efectuează teste inițiale cu capul de tăiere compact. Noua optică ar trebui să crească semnificativ flexibilitatea în tăierea cu laser. Dimensiunea redusă permite prelucrarea chiar și în locuri greu accesibile. Greutatea redusă, la rândul său, facilitează mișcările extrem de dinamice în timpul procesării 3D.