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Diamantlinse macht Laser Optical Material Processing System leichter

Diamant hat einige bemerkenswerte Eigenschaften: zum Beispiel ist sein Brechungsindex 2,4, was sehr hoch ist, und kann zu dünneren optischen Komponenten für optische Systeme mit der gleichen optischen Leistung gemacht werden. Ihre Wärmeleitfähigkeit beträgt 2000 W / m * K, 1400-mal höher als die von optischem Glas.

Bisher wurden polykristalline Diamantsubstrate nur als Lichtfenster für Kohlendioxidlaser verwendet. Aufgrund von Verunreinigungen und Defekten absorbieren und streuen sie Laserstrahlung bei der Emissionswellenlänge von 1 Mikron, so dass sie für Faserlaser nicht geeignet sind. Obwohl Einkristalldiamanten dieses Problem nicht haben, sind sie schwierig herzustellen. Im Laufe der Jahre hat sich das deutsche Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik (IAF) der Herstellung von Einkristalldiamanten verschrieben. Die in IAF entwickelte kontinuierliche Dampfabscheidungs- (CVD) -Reaktionskammer hat stabile Plasmabedingungen und kann ein Substrat mit einer Dicke von einigen Millimetern erzeugen.

Es kann höchstens 60 Diamanten bearbeiten. Mit einer Geschwindigkeit von bis zu 30 Mikron pro Stunde kann die Reaktionskammer ein optisches Element mit einer Öffnung von etwa 10 Millimetern erzeugen.

Die aus diesen synthetischen Einkristalldiamanten hergestellten Linsen haben ein geringes Absorptionsvermögen und eine geringe Doppelbrechung. Gegenwärtig wurden einige Proben, die mit einem Antireflexionsfilm beschichtet sind, bereitgestellt und in einem Faserlaserschneidkopf verwendet. "Wir haben zum ersten Mal ein komplettes laseroptisches System für Diamantlinsen optimiert und das Gewicht des Schneidkopfes um 90% reduziert", sagt Martin Traub vom Fraunhofer-Institut für Lasertechnik.

Die Linse mit einem Durchmesser von 7 mm hat den Test von 2 kW Laserleistung ohne Probleme bestanden. Nun haben die Partner ein Schneidetestsystem mit 1kW-Faserlasern gebaut. Wasserkühlung und Schutzgasversorgung sind im Schneidkopf integriert. Die Prozessüberwachung wurde nicht geplant. Gegenwärtig werden kompakte Schneidköpfe zum ersten Mal getestet.

Ein neues optisches System wird die Flexibilität des Laserschneidens erheblich verbessern. Die geringe Größe ermöglicht es, unzugängliche Bereiche zu bearbeiten, während das geringe Gewicht der hochdynamischen Bewegung im 3D-Prozess zugute kommt.

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