Udskæring af diamanter til optiske komponenter

Takket være en ny teknik udviklet på EPFL, optiske diffraktionsgitre kan nu laves af ren diamant, med deres overflader glattet ned til det allersidste atom. Disse nye enheder kan bruges til at ændre bølgelængden på lasere med høj effekt eller i banebrydende spektrografer.

Et team af EPFL -forskere har udviklet en ukonventionel måde til mikroskopisk at skære diamanter i en bestemt form og udglatte dem på atomniveau. Denne nye teknik, som vil blive præsenteret på den internationale konference om diamant- og kulstofmaterialer DCM2017 den 5. september, gør det muligt at fremstille diffraktionsgitre af ren diamant, som har unikke egenskaber, der er ideelle til både spektroskopi og de optiske komponenter, der bruges i kraftige lasere.

Diffraktionsgitre består af parallelle riller, der bryder lys ind i dets spektrale komponenter, lidt som et prisme. Disse gitre er normalt lavet af glas og silicium, materialer, der allerede er blevet brugt i spektrografer og til at ændre farven fra lasere.

Holdet, ledet af Niels Quack, en SNSF-finansieret professor på Engineering School, har nu også fundet en måde at lave disse gitre ud af enkelt krystal diamant, åbner feltet for en række nye muligheder. Diamanter er uovertrufne med hensyn til deres varmeledningsevne, som er mellem fem og ti gange større end noget andet materiale, der bruges til dette formål. Diamanter er også ekstremt hårde og fungerer godt med UV -stråler, samt infrarøde og synlige stråler. "Diamanter er kemisk inerte, hvilket betyder, at selv de mest aggressive kemiske stoffer ikke kan angribe dem. Men det betyder også, at de er meget vanskelige at bearbejde, "forklarer Dr. Quack." Så denne nye måde at udskære diamanter på kan være meget nyttig. "

Brug ilt til at skære diamanter

Teknikken udviklet af forskerne er banebrydende, fordi den giver dem mulighed for at ætske veldefinerede former i millimeterstore enkeltkrystal diamantplader, med rillerne adskilt af blot et par mikron og med utroligt glatte overflader. For at udvikle deres teknik, forskerne brugte diamanter skabt syntetisk gennem kemisk dampaflejring.

Diamanterne er ætset i flere faser. Først, en hård maske afsættes og struktureres på overfladen af ​​en diamantplade, som derefter udsættes for et iltplasma. Iltionerne i plasmaet accelereres på diamantens overflade af et elektrisk felt. Hvor den ikke er dækket af den hårde maske, iltionerne fjerner carbonatomer fra diamantens overflade en efter en. "Ved at justere intensiteten af ​​det elektriske felt, vi kan ændre den form, vi ætser ind i diamanten, "forklarer Dr. Quack." Til diffraktionsristene, vi udskærer trekantede riller, der kun er et par mikrometer fra hinanden. Vi justerer procesparametrene for selektivt at afsløre et sæt veldefinerede krystalplaner, giver os mulighed for at skabe V-formede riller, der glattes ned næsten til atomniveau. Det er umuligt at få denne form for præcision, når diamanterne simpelthen skæres med en laser. "