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所 在 地上海市
更新時(shí)間：2021-05-07 10:26:06瀏覽次數(shù)：961次
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|---|---|---|---|
| 組件類別 | 光學(xué)元件 |
Layertec 飛秒激光光學(xué)元件
大功率飛秒激光光學(xué)
飛秒激光光學(xué)系統(tǒng)的涂層通常針對(duì)特殊的反射率，透射率和GDD光譜進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用而言，此類涂層的激光誘導(dǎo)損傷閾值（LIDT）不太重要。盡管如此，高功率的fs激光器仍在研究之中，并且近年來fs激光器的輸出功率已大大提高（參見參考文獻(xiàn)1和其中的參考文獻(xiàn)）。因此，fs激光光學(xué)器件的LIDT變得越來越重要。LAYERTEC對(duì)fs和ps激光器的光學(xué)LIDT進(jìn)行了詳細(xì)研究。如下表所示，我們發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)，寬帶光學(xué)和超寬帶光學(xué)以及我們的高功率鏡的LIDT值存在很大差異。標(biāo)準(zhǔn)低GDD反射鏡的LIDT值為0.3J / cm2，而負(fù)GDD反射鏡，寬帶和超寬帶組件的LIDT約為0.1J / cm2。
我們的研究證明，飛秒激光光學(xué)器件的LIDT取決于涂層材料和涂層設(shè)計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)低GDD組件和上述其他光學(xué)元件的LIDT值差異是由所使用的不同鍍膜設(shè)計(jì)導(dǎo)致的。尤其是寬帶和負(fù)GDD設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致較低的損壞閾值。只有標(biāo)準(zhǔn)的低GDD組件的設(shè)計(jì)才能達(dá)到更高的LIDT值。在所有這些情況下，均選擇具有高折射率對(duì)比度的材料以實(shí)現(xiàn)大帶寬。使用其他涂層材料可以實(shí)現(xiàn)更高的LIDT值。然而，由于這些折射率的對(duì)比度較低，因此由這些材料制成的反射鏡僅具有約80nm的帶寬。但是，該帶寬足以滿足低至150fs的脈沖長(zhǎng)度的要求。所有大功率設(shè)計(jì)均針對(duì)GDD <20fs2進(jìn)行了優(yōu)化。
我們由于不同的材料組合和設(shè)計(jì)而區(qū)分了不同的高功率設(shè)計(jì)，這些材料組合和設(shè)計(jì)在制備涂層方面需要不同的努力，并且在機(jī)械性能方面也不同，例如層中的應(yīng)力。這些涂層的光譜帶寬幾乎相同。一個(gè)示例如圖1所示。
還發(fā)現(xiàn)，LAYERTEC優(yōu)化的銀鏡的LIDT值高于fs范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)組件。銀鏡之所以具有優(yōu)勢(shì)，是因?yàn)槠錁O寬的零GDD反射帶，在法向入射時(shí)的反射率高達(dá)98.5％。甚至具有規(guī)定透射率0.01％的銀鏡也顯示出比所有介電超寬帶組件更高的損傷閾值。有關(guān)銀鏡的更多信息，請(qǐng)參見此處。
1）E.Innerhofer，T.Südmeyer，F(xiàn).Brunner，R.Häring，A.Aschwanden和R.Paschotta，C.Hönninger和M.Kumkar，U.Keller，“在810fs脈沖中，平均輸出功率為60W 薄盤Yb：YAG激光器”，《光學(xué)信函》第28卷，第5期，第367–369頁
*與漢諾威激光Zentrum和耶拿大學(xué)Friedrich-Schiller大學(xué)合作。大部分工作是在德國聯(lián)合項(xiàng)目PRIMUS的框架內(nèi)完成的，該項(xiàng)目得到了聯(lián)邦技術(shù)與技術(shù)聯(lián)合會(huì)的支持。
介質(zhì)大功率鏡
圖1：高功率fs激光鏡HR（0°，800nm）R> 99.9％的反射光譜
飛秒激光光學(xué)元件的激光誘導(dǎo)損傷閾值概述
Coating | reflectance | LIDT [J/cm2] | ||
50 fs | 150 fs | 1 ps | ||
Bare gold | 97.5 % | 0.33 | 0.33 | |
Fs-protected silver | 98.5 % | 0.38 | 0.38 | |
Enhanced silver (800 nm) | 99.7 % | 0.37 | ||
Enhanced silver (600 – 1200 nm) | 98.5 % | 0.24 | ||
partially transparent silver (T(800 nm) = 0.01%) | 98.5 % | 0.22 | ||
Negative dispersion mirrors | > 99.9 % | ∼ 0.10 | ||
Broadband low GDD mirrors | > 99.9 % | ∼ 0.10 | ||
Standard low GDD mirrors | > 99.9 % | 0.30 | 0.55 | |
High power mirror type A | > 99.9 % | 0.35 | 0.44 | 0.65 |
High power mirror type B | > 99.8 % | 0.75 | 1.04 | |
Single wavelength AR coating | < 0.2 % | 1.20** | ||
Broadband AR coating | < 0.5 % | 1.20** | ||
*測(cè)量條件：30000個(gè)脈沖，重復(fù)率1kHz，λ= 800nm； 測(cè)量是根據(jù)ISO 11254在Laser Zentrum Hannover和Friedrich-Schiller-UniversitätJena進(jìn)行的
**自聚焦效果可能會(huì)在增透膜穩(wěn)定的同時(shí)破壞基材
金屬大功率鏡
圖2：裸金和經(jīng)fs優(yōu)化的銀的反射光譜（針對(duì)800nm處的高反射率進(jìn)行了優(yōu)化）
大功率飛秒激光鏡的GDD
圖3：標(biāo)準(zhǔn)和大功率介電鏡以及受fs保護(hù)的銀鏡的群時(shí)延色散（GDD）
低損耗光學(xué)元件的反射率和透射率的測(cè)定
低損耗光學(xué)組件的反射率值R> 99％和透射率值T> 99％可以通過腔衰蕩時(shí)間測(cè)量非常精確地測(cè)量。與在光譜儀中進(jìn)行測(cè)量相比，該方法具有三個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：
Ø適用于非常高的反射率和透射率
Ø無法獲得比實(shí)際值高的測(cè)量值
Ø它具有很高的準(zhǔn)確性
Basic CRD Measurement Setup
基本CRD測(cè)量設(shè)置
Layertec隨附各種腔衰蕩系統(tǒng)，通過這些系統(tǒng)可以穩(wěn)定地控制光學(xué)組件的質(zhì)量。 有關(guān)更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱我們的目錄內(nèi)容“低損耗光學(xué)器件和腔衰蕩時(shí)間測(cè)量簡(jiǎn)介”。
您可以在此處下載我們的目錄。
相位優(yōu)化的fs-Laser寬帶鏡-CRD測(cè)量示例
低損耗鏡 - CRD測(cè)量示例
轉(zhuǎn)向鏡 - 寬帶CRD測(cè)量示例
薄膜偏振片- CRD測(cè)量示例
超寬帶飛秒激光光學(xué)器件（帶寬?1個(gè)八度音程）
此處顯示的涂層是針對(duì)一個(gè)八度的波長(zhǎng)（440 – 880 nm或550 – 1100 nm）計(jì)算的。對(duì)于中間波長(zhǎng)范圍，類似的涂層也是可能的。
根據(jù)客戶要求，輸出耦合器和分束器的中心波長(zhǎng)，帶寬，GDD和反射率
光譜公差為中心波長(zhǎng)的1％
LIDT ∼ 0.1 J/cm2
內(nèi)部設(shè)計(jì)計(jì)算和GDD測(cè)量功能
負(fù)色散激光鏡對(duì)
圖1：超寬帶負(fù)色散激光鏡對(duì)的反射率（a）和GDD（b）光譜
AYERTEC設(shè)計(jì)的反射鏡對(duì)顯示出非常平滑的平均GDD頻譜，盡管單個(gè)寬帶反射鏡表現(xiàn)出強(qiáng)烈的GDD振蕩。
負(fù)色散泵鏡對(duì)
圖2：超寬帶負(fù)色散泵浦反射鏡對(duì)的反射率（a）和GDD（b）光譜
超寬帶負(fù)色散轉(zhuǎn)向鏡對(duì)
圖3：超寬帶轉(zhuǎn)向鏡對(duì)p偏振光的反射率（a）和GDD（b）光譜
超寬帶輸出耦合器
圖4：R = 85±3％的超寬帶輸出耦合器的反射率（a）和GDD（b）光譜
超寬帶分束器
圖5：Rp = 50±4％的p偏振光的超寬帶分束器的反射率（a）和GDD（b）光譜
標(biāo)準(zhǔn)件
圖1：248nm轉(zhuǎn)向鏡（AOI = 45°）對(duì)隨機(jī)偏振光的反射和透射光譜
Ø氧化物涂層具有較高的機(jī)械穩(wěn)定性和較低的雜散光損耗
Ø激光鏡（在248nm處為> 99％，在308nm和351nm處R> 99.5％）
Ø高品質(zhì)的鏡面基板，熔融石英窗口片和鏡片
ØPR涂層的公差為
ر 2% for R = 10 ... 30%
ر 3% for R = 30 ... 75%
ر 2% for R = 75 ... 90% and
ر 1% for R > 90%
Ø開發(fā)和生產(chǎn)客戶特定的組件
圖2：可變衰減器在不同AOI下308nm處的透射光譜（a）和在308nm下AOI的透射率與AOI的透射率光譜圖（b）; 透射率從AOI = 0°時(shí)的T> 85％變化到AOI = 45°時(shí)的T = 2±1％（非偏振光）
耐氟腔光學(xué)元件
圖3：氟化KrF激光鏡的反射光譜（a）和R = 50±3％的輸出耦合器（b）
Ø氟化物涂層和CaF2基材對(duì)氟和氯具有高穩(wěn)定性
Ø激光鏡（在248nm和308nm時(shí)R> 98％，在351nm時(shí)R> 96％）
ØCaF2的高品質(zhì)鏡面基板，窗戶和鏡片（肖特公司248nm受激準(zhǔn)分子級(jí)或紫外線品質(zhì)）
ØPR涂層的公差為：
ر 2% for R = 10 ... 30%
ر 3% for R = 30 ... 75% and
ر 2% for R=75 ... >90%
KrF，XeCl和XeF激光組件的技術(shù)參數(shù)
Coating | Materials | Reflectance | Damage threshold* | Lifetime test |
HR (0°, 248nm) | oxides | > 99% | 10 J/cm2, 1 - on - 1,20ns 5 J/cm2, 1000 - on - 1 | |
HR (45°, 248nm) | oxides | > 99% (random pol.) | 10 J/cm2, 1 - on - 1,20ns | |
HR (0°, 248nm) | fluorides | R > 98% | 2x108 pulses** | |
PR (0°, 248nm) | fluorides | R = 50 ± 3% | 2x108 pulses** | |
PR (0°, 248nm) | fluorides | R < 0.25% | 2x108 pulses** | |
HR (0°, 308nm) | fluorides | R > 98% | 2x108 pulses*** | |
HR (0°, 351nm) | fluorides | R > 96% | 2x108 pulses*** | |
PR (0°, 351nm) | fluorides | R = 25 ± 3% | 2x108 pulses*** |
*在Laser LaborGöttingen和Friedrich-SchillerUniversitätJena進(jìn)行了測(cè)量
**能量密度：100mJ / cm 2， 速率：100Hz，脈沖持續(xù)時(shí)間：15ns; 在慕尼黑的COHERENT AG進(jìn)行測(cè)試
***能量密度：55 mJ / cm2， 速率：100Hz，脈沖持續(xù)時(shí)間：15ns; 在慕尼黑的COHERENT AG進(jìn)行測(cè)試
標(biāo)準(zhǔn)飛秒激光光學(xué)元件（帶寬約120 nm）
Ø此處顯示的涂層在600 nm至1000 nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的帶寬為120 – 150 nm。
Ø鏡子反射率非常高（R> 99.9 ... 99.97％）
Ø光譜公差為中心波長(zhǎng)的1％
Ø根據(jù)涂層設(shè)計(jì)，LIDT = 0.1 ... 0.3 J / cm2
Ø內(nèi)部設(shè)計(jì)計(jì)算和GDD測(cè)量功能
Ø根據(jù)客戶要求定制中心波長(zhǎng)，GDD和TOD
飛秒激光標(biāo)準(zhǔn)反射鏡
圖1：標(biāo)準(zhǔn)低色散飛秒激光鏡的反射率（a）和GDD（b）光譜
圖2：標(biāo)準(zhǔn)低色散車鏡的反射率（a）和GDD（b）光譜
圖3：標(biāo)準(zhǔn)低色散泵激光鏡的反射率（a）和GDD（b）光譜
負(fù)色散鏡
圖4：GDD = -40±10fs2的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)色散反射鏡的反射率（a）和GDD（b）光譜
輸出耦合器和光束分離器
圖5：幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)輸出耦合器的反射率（a）和GDD（b）光譜（GDD光譜是針對(duì)R = 98％計(jì)算得出的，但在所有反射率上都是相似的）
圖6：幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分束器的AOI = 45°和p偏振光的反射率（a）和GDD（b）光譜（計(jì)算出的GDD光譜的R = 50％，但在所有反射率下都相似）
Ø還提供用于s的光束分離器-偏振光
Ø輸出耦合器和分束器的反射率和透射率可根據(jù)客戶要求進(jìn)行調(diào)整
Ø公差：
ØR =10 … 70 % ± 2.5 %
ØR = 70 … 90 % ± 1.5 %
ØR = 90 … 95 % ± 0.75 %
ØR = 95 … 98 % ± 0.5 %
ØR > 98% ± 0.25 %
Ø標(biāo)準(zhǔn)增透膜：
ØAOI = 0°: R < 0.2 %
ØAOI = 45°, s - pol: R s < 0.5 %;
p - pol: rear side uncoated, Rp < 0.6 %
Layertec 飛秒激光光學(xué)元件
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