金刚石光栅在光谱和大功率激光控制中的应用

　由于瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的新的技术成果，光学衍射光栅现在可以由纯金刚石制成，其表面平滑至原子水平。这些新设备可用于光谱控制大功率激光器或尖端光谱仪，该技术已在国际金刚石和碳材料会议DCM2017上发表。　　　　金刚石光栅具有对于光谱学和大功率激光器中使用的光学部件的理想的物性。 钻石在其导热性方面是无与伦比的，比任何其他材料的导热性要高五到十倍。 钻石也是化学惰性的，极度坚硬，并且可以作为UV辐射以及红外和可见光的良好介质。　　　　由EPFL的尼尔斯·夸克(Niels Quack)教授领导的团队开发的技术是开创性的，因为这项技术能将轮廓清晰的形状刻蚀成毫米尺寸的单晶金刚石板，其中凹槽仅分开几微米，而且具有原子级别的光滑表面。研究人员使用通过化学气相沉积法(CVD)制造人造金刚石。　　　　金刚石的蚀刻分几个步骤，首先，将硬掩模稳定放置在金刚石板的表面上，然后暴露在氧等离子体之下。在没有被硬掩模覆盖的部分，等离子体中的氧离子通过电场加速到金刚石的表面上，然后氧离子逐一从金刚石表面去除碳原子。　　　　“通过调节电场的强度，我们可以改变被蚀刻的金刚石的形状，”夸克说道。对于不同的衍射光栅，我们刻出彼此间隔几微米的三角形凹槽。 我们调整工艺参数来选择性地显示一组轮廓清晰的晶体板，从而使我们能够创建几乎达到原子级平滑的V形凹槽，而单单用激光切割钻石不可能获得这种精度。　　　　这项使用微纳米技术中心(CMI)设施开发的新技术是最近专利申请的主题。该技术相同的原理已经在硅中使用，但在钻石中的运用从此前未得到证实。 鉴于这一贡献的重要性，博士生Marcell Kiss已被列入“青年学者奖”DCM2017的六个决赛入围者之一。　　　　编辑点评　　　　这项使用微纳米技术中心(CMI)设施开发的新技术，对当前及未来自由电子激光等大科学装置的发展具有重要的实际意义并且产生深远的影响。希望在未来，它能够带给光谱行业更多的惊喜。