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深圳海納光學(xué)有限公司
主營產(chǎn)品： 激光護目鏡，可飽和吸收鏡，衍射光學(xué)元件，光束整形器，太赫茲透鏡，太陽能模擬器，太赫茲相機，激光測量儀，離軸拋物面鏡，微透鏡陣列 |
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超快激光膜層的損傷閾值
2020-7-22 閱讀(764)
深圳海納光學(xué)專業(yè)代理的較常見的激光光學(xué)鍍膜類型是高反射鏡(用于正常入射的諧振鏡或用于AOI=45°的轉(zhuǎn)向鏡)、用于輸出耦合器和分束器的部分反射鏡，以及用于窗口和透鏡的抗反射膜。復(fù)雜的激光類型的涂層可以結(jié)合了多達三個高反射率波長范圍(例如激光波長和諧波)和多達三個高透射波長范圍(例如泵浦波長、諧波或其他激光線的抑制)。激光器在大波長范圍內(nèi)發(fā)射，例如染料激光器、鈦藍寶石激光器、光學(xué)參量振蕩器(OPOs)和飛秒激光器，需要寬帶反射鏡和優(yōu)化了平滑群延遲和群延遲色散譜的反射鏡。
圖一 金屬膜層的光譜反射率曲線
除了反射率和透射率，用于激光應(yīng)用的薄膜涂層必須優(yōu)化為低光損失和高激光損傷閾值。
濺射發(fā)形成的飛秒激光反射膜用于可見光和近紅外波段表現(xiàn)出極低的斜光損耗和吸收損耗(都在10-5左右)。HR反射鏡的反射率，或磁控濺射產(chǎn)生的部分反射鏡的反射率和透射率之和均在99.9%以上。通過專業(yè)實驗室的測量，Laserytec電子束蒸鍍膜層的近紅外吸收損失為3-30ppm。蒸發(fā)后的涂層在可見光-近紅外區(qū)顯示出10-3左右的雜化光損失，在UV和VUV區(qū)顯示出10-2左右的條紋光損失。然而，熱蒸鍍的膜層在紫外線中表現(xiàn)出較低的吸收損失。
連續(xù)波和納秒激光光學(xué)的損傷主要與吸收率增加(涂層材料的固有吸收率或缺陷的吸收率)或涂層的導(dǎo)熱性差和熔點低等熱效應(yīng)有關(guān)。高功率涂層既需要控制涂層材料的內(nèi)在性能，又需要減少鍍層中的缺陷。皮秒和飛秒激光光學(xué)中的激光損傷主要是由場強效應(yīng)引起的。Layertec為這些激光器進行了非常特殊的涂層設(shè)計，發(fā)展出了一系列高功率超快激光鍍膜產(chǎn)品。
圖二 Layertec鍍膜鏡片
膜層的激光損傷閾值
激光誘導(dǎo)損傷閾值的確定(LIDT)根據(jù)ISO 11254 - 1 (cw - LIDT 1-LIDT和1,即單脈沖LIDT)、ISO 11254 - 2 (1 S,即多個脈沖LIDT)和ISO 11254 - 3(一定數(shù)量的脈沖LIDT) 三個標(biāo)準(zhǔn)，需要激光系統(tǒng)在單一模式下運用，精確的光束診斷以及在線和離線損傷檢測系統(tǒng)。目前的激光損傷閾值標(biāo)準(zhǔn)比較死板，這就是為什么只有有限數(shù)量的測量系統(tǒng)和幾種激光器可用(例如1064nm漢諾威激光中心)。對于一些顯著的激光波長，例如氬離子激光器(488nm或514nm)，沒有可用的測量系統(tǒng)，也不能提供認證的LIDT數(shù)據(jù)。
1-on-1 LIDT (即樣品的一個部位上的一個脈沖)是一種新型的判定激光損傷閾值的方法，它不代表符合標(biāo)準(zhǔn)的損傷閾值。然而，這些值可以用于不同薄膜材料的比較和優(yōu)化程序。此外，1-on-1的值與更實際的S-on-1-LIDT(在樣品的同一位置上給定數(shù)“S”的脈沖的LIDT)直接相關(guān)，可以解釋為LIDT的上限。高重復(fù)率(一些kHz)的激光系統(tǒng)需要用LIDT值來表示高脈沖數(shù)的壽命測試。
對于脈沖150fs左右的飛秒激光，Layertec的膜層損傷閾值可以超過0.7J/cm2。
由于測量設(shè)備的數(shù)量有限，加上實際應(yīng)用中對壽命測試的需要，因此有必要在我們的目錄和本網(wǎng)站中尋找?guī)讉€對壽命測試或累積輻照測試有作用的產(chǎn)品。值得注意的是這些值不能與LIDT測量相比較，因為這里給出的激光參數(shù)是沒有損傷的。此外，這些值總是不確定的，特別是在光斑的大小會很大的影響激光損傷的數(shù)值，大約會有30%的誤差。根據(jù)我們多年的經(jīng)驗，Layertec產(chǎn)品規(guī)格書中的參數(shù)肯定有助于用戶選擇合適的產(chǎn)品，而且確保光學(xué)系統(tǒng)成功運行。然而，有時客戶購買產(chǎn)品后，在自己的激光系統(tǒng)進行一些測試將是必要的。Layertec支持在客戶工廠進行這樣的測試，對測試件提供相當(dāng)大的折扣。
