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采用MPCVD装置制备应用于高功率CO2激光器的CVD金刚石窗口研究

时间:2023-04-19浏览次数:1037

CO2激光器是工业上常用的激光器之一,,,,在加工、、、、通信、、、、雷达、、、化学分析、、、外科手术等领域有着重要应 用。。。随着 CO2激光器功率的提高,,对输出窗口的要求越来越苛刻。。。。


目前常用的窗口材料 ZnSe 、、、GaAs会在机械应力以及热应力的作用下,,,发生畸变或者破碎,,,导致窗口失效、、、损坏。。高功率输出要求窗口必须具有高透过性、、、、高热导率、、、热稳定性以及机械强度等综合性能。。而高质量 CVD 金刚石抗激光( @ 10. 6 μm) 损伤峰值能量高达66 J/cm2 ,,峰值功率可达12.7 MW/mm2,,,,同时金刚石在10.6 μm 有较高的透过率、、极高的热导率和优异的机械性能,,,这使得金刚石几乎能完美地匹配高功率 CO2激光器对窗口材料的需求。。。。据报道,,美国通用公司将金刚石膜做成大功率激光窗片,,,可承受高达 200 kW 的 CO2激光输出。。。


关于制备可应用于高功率 CO2激光器的 CVD 金刚石窗口的研究。。。首先使用环形天线-椭球谐振腔式 MPCVD 装 置沉积制备直径 2 英寸( 1 英寸 = 2.54 cm) 金刚石自支撑膜,,然后将膜片双面抛光,,,,激光切割成矩形基片,,再采用蒸镀 法在基片表面制备中心波长在 10. 6 μm 的增透膜,,最终制备得到金刚石光学窗口。。采用傅里叶红外透射谱、、热导仪、、、、 爆破试验台测试了金刚石基片镀膜前后的红外透过率、、、、热导率和爆破强度。。利用自行搭建的光学平台,,测试了 CVD 金刚石基片增透膜能承受的激光功率密度。。。结果显示 CVD 金刚石基片在 10.6 μm 处的透过率为 70.9% ,,,,利用光谱计算的吸收系数为 0.06 cm-1 ,,,热导率> 19.5 W/( cm·K) ,,,爆破强度> 5.62 MPa,,镀膜后的透过率为99.2% ,,增透膜可承受的激光功率密度>995 W/mm2 。。。。由此可见CVD 金刚石基 CO2激光器窗口性能良好,,,,具备了在高功率 CO2激光器上应用的基础。。


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金刚石在激光器领域有广泛的应用,,,,已作为封装材料、、窗口片等的绝佳选择。。尊龙时凯专注于高品质金刚石材料的研发、、、、生产和销售,,现有核心产品金刚石热沉片、、晶圆级金刚石、、GaN on diamond 、、、、Diamond on GaN、、金刚石基氮化铝薄膜等产品。。。。晶圆级金刚石生长面表面粗糙度Ra<1nm;金刚石热沉片热导率高达1000-2200W/m.k,,技术指标皆达世界领先水平。。。。目前,,,,由尊龙时凯提供的金刚石热沉封装的大功率半导体激光器,,已经用于光通信,,,,在激光二极管、、、、功率晶体管、、电子封装材料等领域也都有应用。。


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