瑞士研究出金刚石制备光学衍射光栅新技术

瑞士研究出金刚石制备光学衍射光栅新技术

瑞士洛桑联邦理工学院研究出一种新技术将纯金刚石制成光学衍射光栅。这些新元件可以用来改变高性能激光的波长，也可应用于先进的光谱仪。

瑞士洛桑联邦理工学院科研人员研发一种新方法，通过显微镜将金刚石切割成特定的形状，并打磨抛光。2017年9月5日，在国际金刚石和碳材料大会上介绍了这种技术。这种新技术对光谱学和高能量激光光学元件有独特意义。

类似棱镜，衍射光栅由平行的细槽构成，这些细槽将光分散为光谱分量。衍射光栅由玻璃和硅材料制成，它可以改变激光的颜色。

瑞士洛桑联邦理工学院工程系的教授尼尔斯夸克带领的研究小组发现单晶金刚石也可以制成衍射光栅。这项发现开启了该领域的新可能。金刚石具有很好热传导性，是其他材料的5到10倍。金刚石硬度极高，在UV射线，红外线及其他可见光束下工作性能良好。金刚石具有化学惰性，即使腐蚀性最强的化学物质也不能将其腐蚀。这也意味着金刚石很难加工制造。这种新的切割方式非常有效。

利用氧气来切割金刚石，研究小组发现的这项技术具有开创性意义，利用这种技术将金刚石蚀刻为毫米级别的单晶金刚石碟。表面光洁度很高，槽与槽直接的距离只有几微米。研究中科研小组用的是化学气相沉积法制成的金刚石。

金刚石蚀刻分为以下几个步骤，首先，在金刚石的表面沉积形成一层硬膜，之后通过氧气电浆，通过电场的作用在金刚石表面形成氧离子。没有硬膜覆盖的地方，氧离子使碳原子脱离金刚石表面。通过调节电场的强度，可以改变金刚石蚀刻的形状。我们雕刻出槽间距为几微米的三角形的沟槽，用来制作衍射光栅。调整加工参数，有选择性的展示出界限清楚的一组晶面。采用这种加工方式，我们可以加工出原子层级平滑的V型槽，这是用激光切割方式不可能实现的。 (机经网)