大功率连续激光击中金刚石镜面纳米结构的图示。资料来源：Loncar 实验室/哈佛SEAS　

　　自 1970 年以来，几乎每辆汽车、火车和飞机都是使用发射连续光束的高功率激光器制造的。这些激光器的强度足以切割钢铁，精度足以进行手术，强大到足以将信息传送到外太空。由于它们的威力之大，事实上很难设计出具有弹性和持久性的组件来控制激光发出的强大光束。　

　　如今大多数用于在高功率连续波 (CW) 激光器中引导光束的镜子都是通过层叠具有不同光学特性的材料的薄涂层制成的。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，导致整个设备失效。　

　　如果可以用某一种材料制作镜子，能显著降低出现缺陷的可能性并延长激光器的使用寿命。那么会是什么材料足够坚硬呢？

　　现在，哈佛大学约翰 A. 保尔森工程与应用科学学院 (SEAS) 的研究人员用地球上***坚硬的材料之一：钻石建造了一面镜子。通过在金刚石薄片表面蚀刻纳米结构，研究小组建造了一个高反射镜，可以经受住 10 千瓦海军激光的实验，而没有损坏。

　　“我们的单一材料反射镜方法消除了它们受到大光功率照射时对传统反射镜有害的热应力问题，这些反射镜是由多材料堆叠形成的。”SEAS 和 Tiantsai Lin 电气工程教授（论文的***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。”　

　　该研究发表在《自然通讯》上。

　　Loncar 的纳米级光学实验室***初开发了将纳米级结构蚀刻到钻石中的技术，用于量子光学和通信领域的应用。

　　“我们想，为什么不使用我们为量子应用开发的东西并将其用于更经典的东西，”SEAS 的前研究生和博士后研究员、该论文的***作者 Haig Atikian 说。

　　使用这种使用离子束蚀刻钻石的技术，研究人员在 3 毫米乘X 3 毫米金刚石片的表面上雕刻了一系列高尔夫球座形状的柱子。其形状上宽下窄，使钻石的表面具有 98.9% 的反射率。

　　“你可以制造 99.999% 反射率的反射器，但它们有 10-20 层，这对于低功率激光来说很好，但肯定无法承受高功率，”论文的合著者，SEAS 的研究科学家尼尔辛克莱说。为了用高功率激光测试镜子，该团队与宾夕法尼亚州立大学应用研究实验室合作。在那里，在一个专门设计的房间里，该房间被锁定以防止危险的激光渗出并致盲或灼伤相邻房间的人，研究人员将他们的镜子放在 10 千瓦激光前面，该激光强度足以烧穿钢铁，但镜子毫发无伤。　

　　“这项研究的卖点是，我们将 10 千瓦的激光聚焦到 3 x 3 毫米钻石上的 750 微米光斑上，大量能量集中在一个非常小的光斑上，并且我们没有烧掉它，”Atikian 说。 “这很重要，因为随着激光系统变得越来越耗电，需要想出创造性的方法来使光学组件更加坚固。”

　　未来，研究人员设想这些镜子将用于国防应用、半导体制造、工业制造和深空通信。该方法也可用于较便宜的材料，例如熔融石英。

　　哈佛 OTD 已保护与该项目相关的知识产权，并正在探索商业化机会。

　　目前，誉芯金刚石除了供应工业级金刚石外，也提供用于光学级和散热的CVD金刚石产品。