自1970年以來，幾乎每輛汽車、每列火車和每架飛機(jī)的制造過程都用到了發(fā)射連續(xù)光束的高功率激光器。這些激光器的能量強(qiáng)度足以切割鋼材，操作精度足以進(jìn)行醫(yī)療手術(shù)，作用威力足以將信息傳送到深空。事實(shí)上，它們的能力如此之大，以至于很難設(shè)計(jì)出適應(yīng)力強(qiáng)、耐久性的元器件來控制激光器發(fā)出的強(qiáng)大光束。

目前，在高功率連續(xù)波（CW）激光器中，大多數(shù)用于引導(dǎo)光束的反射鏡都是由具有不同光學(xué)特性材料的薄涂層組成的。但是，如果任何一層有一個(gè)微小的缺陷，強(qiáng)大的激光束就會(huì)燒穿整個(gè)激光器，導(dǎo)致其失效。

如果用單一材料制造反射鏡，這將會(huì)顯著降低出現(xiàn)缺陷的可能性并延長激光器的使用壽命。但是什么材料足夠堅(jiān)固耐用呢？

哈佛大學(xué)約翰·A·保爾森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院（Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences，SEAS）的研究人員利用地球上最堅(jiān)固的材料之一——金剛石——制造了一種反射鏡。通過在金剛石薄片表面蝕刻納米結(jié)構(gòu)，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一種高反射鏡，能夠承受10千瓦海軍激光的測(cè)驗(yàn)，而不會(huì)造成損壞。

高功率連續(xù)激光擊中金剛石鏡上納米結(jié)構(gòu)的圖示

“我們的單一材料反射鏡方法消除了傳統(tǒng)反射鏡在受到較大光功率照射時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力問題，而這種熱應(yīng)力對(duì)由多種材料堆疊而成的傳統(tǒng)反射鏡是有害的。”SEAS電氣工程系Tiantsai Lin教授和論文的資深作者M(jìn)arko Loncar說，“這種方法有可能改進(jìn)或創(chuàng)造高功率激光器的新應(yīng)用。”

這項(xiàng)研究已發(fā)表在 Nature Communications 期刊上。