圖1.退火前后金剛石的應力雙折射、可見吸收光譜(左)和紅外光譜(右)

近日，中科院上海光機所先進激光與光電功能材料部激光晶體研究中心與浙江無限鉆科技發展有限公司合作，在提升金剛石晶體的光學性能研究方面取得新進展，相關研究成果以“Enhanced Optical Properties of CVD Diamond through HPHT Annealing”為題發表于Crystal Growth & Design。

金剛石具有極高的熱導率和極佳的光學性能，以金剛石為增益介質的激光器在高功率、高亮度、光束合成和小型化等方面具有顯著的優勢。然而，商用金剛石較差的光學性能，特別是較差的光學均勻性極大地限制了其在激光領域的廣泛應用。

針對上述問題，研究團隊提出了通過高溫高壓退火提升金剛石光學均勻性的新方案，研究了不同退火工藝對金剛石光學性能的影響。實驗結果表明，高溫高壓退火能夠促使金剛石中的缺陷形成團簇，進而有效提升晶體的光學均勻性，退火溫度和降溫速率對這一過程具有顯著影響。此外，退火后金剛石中 C-H 鍵、NV 色心和 SiV 色心的含量顯著降低，晶體的透過率達到70%以上(@1200 nm)。該項研究對光學級金剛石晶體的高效制備具有參考價值，并有望推動金剛石激光技術的發展。

相關工作得到了國家自然科學基金的支持。

審核編輯 黃宇