從製造業到深空通信，高功率激光器無所不能，而更強大的激光器的不斷發展要求我們重新思考負責引導光束的部件。這使得哈佛大學的一個工程師團隊轉向了已知最堅固的材料之一–鑽石，他們用它來形成一個新的鏡子，可以承受足以燒穿鋼鐵的激光束。
這種堅固的新鏡子是針對當今高功率連續波激光系統的一些缺點而開發的。用於引導這些激光器中的光束的鏡子是由具有不同光學特性的薄層材料形成的。如果這些層中的一個有哪怕是微小的缺陷，激光就會燒穿鏡子，而不是從鏡子上反彈，使整個操作失敗。
一個更簡單的方法可能是為整個鏡子使用單一的材料，以限制缺陷的可能性，但這並不像抓起你能找到的最堅硬的材料之一併將其用於工作那麼簡單。為了形成他們的新鑽石鏡，研究小組不得不利用最初為在鑽石中雕刻納米級結構而開發的尖端蝕刻技術，以用於量子光學和通信。
論文的第一作者Haig Atikian說：“我們想，為什麼不把我們為量子應用開發的東西用於更經典的東西呢？”
這涉及到使用離子束在尺寸僅為3 x 3毫米（0.1 x 0.1英寸）的鑽石薄片表面上蝕刻微小的高爾夫球狀結構。這些結構使鑽石鏡面具有反射特性，科學家們得出了98.9%的反射率，作為幫助保持其耐久性的甜蜜點。
該論文的共同作者Neil Sinclair說：“你可以製造出反射率為99.999%的反射器，但這些反射器有10-20層，這對低功率激光來說是可以的，但肯定無法承受高功率。”
科學家們將他們的新鏡子放在美國海軍用於研究的10千瓦激光器前進行測試，他們指出這種激光器的強度足以燒穿鋼鐵。鏡子完全沒有受到影響。
Atikian說：“這項研究的賣點是，我們有一個10千瓦的激光器聚焦到一個3×3毫米的鑽石上的750微米的點，這是一個非常小的點上的大量能量，而我們沒有燒毀它。這很重要，因為隨着激光系統變得越來越耗電，你需要想出創造性的方法來使光學元件更加堅固。”
科學家們正在探索該技術的商業化，並設想他們的新鑽石鏡面可用於推動從半導體製造和國防到深空通信和工業製造等領域。
該論文的資深作者Marko Loncar說：“我們的單材料鏡面方法消除了熱應力問題，這些問題對由多材料堆疊形成的傳統鏡面在大光功率照射下是有害的。這種方法有可能改善或創造高功率激光器的新應用。”
該研究發表在《自然-通訊》雜誌上。