瑞士研究出金剛石制備光學衍射光柵新技術

瑞士研究出金剛石制備光學衍射光柵新技術

瑞士洛桑聯邦理工學院研究出一種新技術將純金剛石制成光學衍射光柵。這些新元件可以用來改變高性能激光的波長，也可應用于先進的光譜儀。

瑞士洛桑聯邦理工學院科研人員研發一種新方法，通過顯微鏡將金剛石切割成特定的形狀，并打磨拋光。2017年9月5日，在國際金剛石和碳材料大會上介紹了這種技術。這種新技術對光譜學和高能量激光光學元件有獨特意義。

類似棱鏡，衍射光柵由平行的細槽構成，這些細槽將光分散為光譜分量。衍射光柵由玻璃和硅材料制成，它可以改變激光的顏色。

瑞士洛桑聯邦理工學院工程系的教授尼爾斯夸克帶領的研究小組發現單晶金剛石也可以制成衍射光柵。這項發現開啟了該領域的新可能。金剛石具有很好熱傳導性，是其他材料的5到10倍。金剛石硬度極高，在UV射線，紅外線及其他可見光束下工作性能良好。金剛石具有化學惰性，即使腐蝕性最強的化學物質也不能將其腐蝕。這也意味著金剛石很難加工制造。這種新的切割方式非常有效。

利用氧氣來切割金剛石，研究小組發現的這項技術具有開創性意義，利用這種技術將金剛石蝕刻為毫米級別的單晶金剛石碟。表面光潔度很高，槽與槽直接的距離只有幾微米。研究中科研小組用的是化學氣相沉積法制成的金剛石。

金剛石蝕刻分為以下幾個步驟，首先，在金剛石的表面沉積形成一層硬膜，之后通過氧氣電漿，通過電場的作用在金剛石表面形成氧離子。沒有硬膜覆蓋的地方，氧離子使碳原子脫離金剛石表面。通過調節電場的強度，可以改變金剛石蝕刻的形狀。我們雕刻出槽間距為幾微米的三角形的溝槽，用來制作衍射光柵。調整加工參數，有選擇性的展示出界限清楚的一組晶面。采用這種加工方式，我們可以加工出原子層級平滑的V型槽，這是用激光切割方式不可能實現的。 (機經網)