Intrinsic and extrinsic absorption of chemical vapor deposition single-crystal diamond from the middle ultraviolet to the far infrared

Pure nanodiamonds for levitated optomechanics in vacuum

“…We model the steady state temperatures as a function of pressure for 25 nm radius nanodiamonds (the average size of the nanodiamonds used in this study) using upper-bounds of the absorption coefficients measured in [28,29] by laser calorimetry. Assuming a linear relationship between defect concentration and absorption coefficient [47], we may also model diamonds for which the absorption coefficient is below the detection limit of laser calorimetry (0.001 cm −1 for a 1 mm thick sample [29]). Figure 4 shows the predicted temperature as a function of pressure for nanodiamonds of various absorption coefficients.…”

“…Standard grade (--) corresponds to the bulk diamond grade used to make the nanodiamonds used in this study, with an upper-bound absorption coefficient 0.03cm −1 . Low absorption grade (----) has 0.003cm −1 [28,29]. Electronic grade (LL) has a predicted absorption coefficient of 4.5×10 −5 cm −1 .…”

“…Our previous study had shown that commercial nanodiamonds (Adámas Nanotechnologies) milled from impure high-pressure high-temperature (HPHT) diamond can reach temperatures in excess of 800 K at 20 mbar, enough to burn or graphitize the nanodiamond [21]. In bulk diamond, the source of infrared absorption is known to be extrinsic [27][28][29]. It has been suggested that the source of heating was absorption of the trapping light by amorphous carbon on the surface of the nanodiamond and defects within the diamond [21].…”

On the possibility of increasing the service life of high-power laser optics through the use of polycrystalline diamond windows with a central monocrystalline area

“…Поскольку возможно получение поликристаллических алмазов с коэффициентом по-глощения на длине волны 1,06 мкм (0,003-0,03 см -1 [5][6][7]), что в несколько раз ниже, чем на длине волны 10,6 мкм, открываются перспективы применения алмазной оптики и для твер-дотельных лазеров. При эксплуатации технологических непрерывных иттербиевых волокон-ных лазеров с рабочей длиной волны 1,07 мкм, мощностью несколько десятков киловатт возникла проблема, связанная с частым выходом из строя защитного окна объектива.…”

“…Технология получения поликристаллических алмазов в настоящее время развита настолько, что получаемый материал по своим оптико-физическим свойствам близок к монокристаллам высококачественного природного алмаза типа IIa. Однако монокри-сталлы, тем не менее, имеют меньший коэффициент поглощения, значительно меньший коэф-фициент рассеяния (вследствие отсутствия границ зёрен) и более высокий предел прочности [5][6][7]. К сожалению, стоимость искусственных монокристаллов алмаза крайне резко растёт с увеличением размеров, к тому же их технологически достижимые размеры, как правило, недо-статочны для изготовления оптических элементов, реально применяемых в мощных СО 2 -лазерах.…”