用于高功率激光器的金刚石反射镜

自1970年以来，几乎每辆汽车、每列火车和每架飞机的制造过程都用到了发射连续光束的高功率激光器。这些激光器的能量强度足以切割钢材，操作精度足以进行医疗手术，作用威力足以将信息传送到深空。事实上，它们的能力如此之大，以至于很难设计出适应力强、耐久性的元器件来控制激光器发出的强大光束。

目前，在高功率连续波（CW）激光器中，大多数用于引导光束的反射镜都是由具有不同光学特性材料的薄涂层组成的。但是，如果任何一层有一个微小的缺陷，强大的激光束就会烧穿整个激光器，导致其失效。

如果用单一材料制造反射镜，这将会显著降低出现缺陷的可能性并延长激光器的使用寿命。但是什么材料足够坚固耐用呢？

哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院（Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences，SEAS）的研究人员利用地球上最坚固的材料之一——金刚石——制造了一种反射镜。通过在金刚石薄片表面蚀刻纳米结构，研究团队构建了一种高反射镜，能够承受10千瓦海军激光的测验，而不会造成损坏。

高功率连续激光击中金刚石镜上纳米结构的图示

“我们的单一材料反射镜方法消除了传统反射镜在受到较大光功率照射时产生的热应力问题，而这种热应力对由多种材料堆叠而成的传统反射镜是有害的。”SEAS电气工程系Tiantsai Lin教授和论文的资深作者Marko Loncar说，“这种方法有可能改进或创造高功率激光器的新应用。”

这项研究已发表在 Nature Communications 期刊上。