La lentille en diamant rend le système de traitement des matériaux optiques au laser plus léger

Le diamant possède des propriétés remarquables : par exemple, son indice de réfraction est de 2,4, ce qui est très élevé, et peut être transformé en composants optiques plus fins pour des systèmes optiques de même puissance optique. Leur conductivité thermique est de 2000 W/m*K, 1400 fois supérieure à celle du verre optique.

Jusqu'à présent, les substrats de diamant polycristallin n'ont été utilisés que comme fenêtres lumineuses pour les lasers à dioxyde de carbone. En raison des impuretés et des défauts, ils absorbent et diffusent le rayonnement laser à la longueur d'onde d'émission de 1 micron, ils ne conviennent donc pas aux lasers à fibre. Bien que les diamants monocristallins n'aient pas ce problème, ils sont difficiles à fabriquer. Au fil des ans, l'Institut Fraunhofer allemand de physique appliquée du solide (IAF) s'est consacré à la production de diamant monocristallin. La chambre de réaction de dépôt continu en phase vapeur (CVD) développée dans l'IAF a des conditions de plasma stables et peut produire un substrat d'une épaisseur de plusieurs millimètres.

Il peut traiter simultanément 60 diamants au maximum. À une vitesse allant jusqu'à 30 microns par heure, la chambre de réaction peut produire un élément optique avec une ouverture d'environ 10 millimètres.

Les lentilles faites de ces diamants monocristallins synthétiques ont une faible absorptivité et une faible biréfringence. À l'heure actuelle, certains échantillons recouverts d'un film antireflet ont été fournis et utilisés dans une tête de découpe laser à fibre. "Nous avons optimisé pour la première fois un système optique laser complet pour les lentilles en diamant, et le poids de la tête de coupe a été réduit de 90 %", a déclaré Martin Traub de l'Institut Fraunhof de technologie laser".

La lentille d'un diamètre de 7 mm a passé le test de puissance laser de 2 kW sans aucun problème. Aujourd'hui, les partenaires ont construit un système de test de découpe utilisant des lasers à fibre de 1 kW. Le refroidissement par eau et l'alimentation en gaz protecteur sont intégrés dans la tête de coupe. La surveillance des processus n'a pas été prévue. Actuellement, les têtes de coupe compactes sont en cours de test pour la première fois.

Un nouveau système optique améliorera considérablement la flexibilité de la découpe au laser. La petite taille permet au système de traiter des zones inaccessibles, tandis que le faible poids est bénéfique pour le mouvement dynamique élevé dans le processus 3D.