激光應(yīng)用涂層

近年來(lái)，基于摻Y(jié)b的晶體或纖維的激光器變得越來(lái)越重要。基于Yb：YAG以及摻Y(jié)b的光纖開(kāi)發(fā)了高功率連續(xù)激光器。Yb：YAG和Yb：KGW激光器也可以用作高功率ns，ps或fs激光器。

反射鏡

圖1：HR腔鏡（a）和HR轉(zhuǎn)向鏡（b）的反射光譜

輸出功率*（例如> 10kW cw）的激光器通常基于Yb：YAG。 LAYERTEC已開(kāi)發(fā)出不同的涂料設(shè)計(jì)，以應(yīng)對(duì)非凡的高通量。 設(shè)計(jì)針對(duì)連續(xù)輻射或ns脈沖或ps脈沖進(jìn)行了優(yōu)化。

短波通濾光片

圖2：陡邊短波通濾光片的透射光譜

HR（0°，1030nm）> 99.9％，HT（0°，808-980nm）> 99.5％（后側(cè)AR涂層）

特殊功能

Ø邊緣很陡的短波長(zhǎng)通過(guò)濾光片，用作摻有Yb的材料（例如Yb：YAG，Yb：KGW，摻Y(jié)b的光纖）用作固態(tài)激光器的泵浦反射鏡

Ø對(duì)于Nd摻雜和Yb-Nd共摻雜的材料也很有用

Ø在808nm–990nm處的透射率T> 99％，在1030nm處的反射率R> 99.9％，即在4％的激光波長(zhǎng)范圍內(nèi)從高透射率范圍過(guò)渡到高反射率范圍

Ø*的激光損傷閾值（100 MW / cm2 cw at 1064nm *）

Ø熱和氣候穩(wěn)定

*耶拿大學(xué)弗里德里希-席勒大學(xué)物理研究所用高功率光纖激光器測(cè)量

長(zhǎng)波通濾光片

圖3：HR（0，915 – 980 nm）> 99.8％的陡邊長(zhǎng)波通濾光片的透射光譜

HT（0°，1030 – 1200 nm）> 97％，用作光纖激光器的輸出鏡（背面鍍AR）

圖4：阻擋二極管輻射的光纖激光器的輸出鏡的反射光譜在980nm處具有1030-1100nm的部分反射率R = 10％

長(zhǎng)波通濾光片的陡峭邊緣也可以與在激光輻射的波長(zhǎng)范圍內(nèi)定義的部分反射率組合。

薄膜偏振片

圖5：薄膜偏振片的S偏振和P偏振光的反射光譜

設(shè)計(jì)用于ps脈沖的高激光損傷閾值（AOI = 55°）

薄膜偏振片是ns激光和ps激光中的再生放大器的關(guān)鍵元件。

基于Yb摻雜材料的皮秒激光器

皮秒激光器，即具有幾百個(gè)fs到10ps的脈沖長(zhǎng)度的激光器，可以基于Yb：YAG-，Yb：KGW-和Yb：KYW來(lái)構(gòu)建。這些激光使材料加工過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生不希望的熱效應(yīng)，例如熔化，從而導(dǎo)致了未有的加工精度。此外，皮秒激光器不需要require脈沖放大，與fs激光器相比，它降低了成本，并且激光晶體沒(méi)有顯示可實(shí)現(xiàn)高輸出功率的熱透鏡。最近，已經(jīng)證明，基于Yb：YAG平板晶體，平均功率為400W（770fs，1MHz）的激光器是可能的。

皮秒激光光學(xué)器件需要特殊設(shè)計(jì)的光學(xué)器件才能達(dá)到較高的激光損傷閾值。 有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參見(jiàn)此處。

對(duì)于通常用于ps范圍至幾百fs范圍內(nèi)的脈沖壓縮的GTI反射鏡，請(qǐng)參見(jiàn)此處。

激光應(yīng)用涂層

Ruby和Alexandrite激光特別適用于醫(yī)療激光應(yīng)用，工作頻率分別為694nm和755nm。 LAYERTEC為兩種波長(zhǎng)提供廣泛的激光光學(xué)器件，具有很高的激光誘導(dǎo)損傷閾值和長(zhǎng)壽命。除了用于校準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)的典型波長(zhǎng)組合（例如694nm + 633nm）以外，LAYERTEC產(chǎn)品的一個(gè)特殊功能是同一設(shè)備中醫(yī)療應(yīng)用中使用的其他常見(jiàn)波長(zhǎng)的多種組合，但來(lái)自不同的激光源（例如532nm） + 694nm）。

腔鏡

Ø反射率：使用蒸發(fā)和濺射在AOI = 0°時(shí)R> 99.8 ... R> 99.9％

Ø高損傷閾值（800 MW / cm2，35ns脈沖長(zhǎng)度）

圖1：694nm（a）和755nm（b）的腔鏡的反射光譜

轉(zhuǎn)向鏡

Ø反射率：對(duì)于隨機(jī)偏振光，AOI = 45°時(shí)R> 99.5％

Ø集成導(dǎo)頻激光束對(duì)準(zhǔn)（例如在630 - 650nm）

Ø高損傷閾值（800 MW / cm2，35 ns脈沖長(zhǎng)度）

圖2：694nm的轉(zhuǎn)向鏡與633nm處的導(dǎo)向激光組合的反射光譜（非偏振光）

合束器

Ø通過(guò)濺射技術(shù)準(zhǔn)確調(diào)節(jié)反射率

Ø集成的引導(dǎo)激光束對(duì)準(zhǔn)（例如635nm）

Ø具有特殊設(shè)計(jì)的高性能和成本優(yōu)化解決方案

圖3：特殊光束組合器在694nm和633nm處的反射光譜：

a）PRr（45°，694nm）= 99.0％+ Rr（45°，633nm）<35％

b）Rr（45°，630-640nm）> 35％+ Rp（45°，694nm）<0.3％

輸出耦合器和透鏡

圖4：增透膜在694nm和755nm處的反射光譜：a）AR（0°，694nm）<0.2％，b）AR（0°-30°，755nm）<0.5％

Ø反射率準(zhǔn)確調(diào)整的輸出耦合器

ØAR涂層在輸出耦合器的背面以及熔融石英制成的透鏡和窗戶的兩側(cè)均具有剩余反射率R <0.2％

激光應(yīng)用涂層

LAYERTEC專門(mén)從事激光應(yīng)用光學(xué)器件的生產(chǎn)，其波長(zhǎng)范圍從VUV（157nm及以下）到NIR（?4μm）。

激光的光學(xué)涂層常見(jiàn)的類型是高反射鏡（對(duì)于法向入射，作為諧振鏡，對(duì)于AOI = 45°作為轉(zhuǎn)向鏡），對(duì)于輸出耦合器和分束器的部分反射鏡，以及用于窗戶和透鏡的抗反射涂層。較復(fù)雜的激光器類型的涂層組合了多達(dá)三個(gè)高反射率的波長(zhǎng)范圍（例如，對(duì)于激光波長(zhǎng)和諧波）和多達(dá)三個(gè)具有高透射率的波長(zhǎng)范圍（例如，對(duì)于泵浦波長(zhǎng)，諧波或用于抑制其他激光線）。在大波長(zhǎng)范圍內(nèi)發(fā)射激光的情況下，需要寬帶反射鏡和為平滑群延遲和群延遲色散頻譜而優(yōu)化的反射鏡。染料激光器，鈦藍(lán)寶石激光器，光學(xué)參量振蕩器（OPO）和飛秒激光器。

除了反射率和透射率之外，還必須優(yōu)化激光應(yīng)用的涂層，以降低光學(xué)損失和提高激光誘導(dǎo)的損傷閾值。

用于VIS和NIR的濺射光學(xué)鍍膜具有極低的雜散光和吸收損耗（均為10–5左右）。 HR鏡的反射率或磁控濺射產(chǎn)生的部分反射鏡的反射率與透射率之和遠(yuǎn)高于99.9％。最近測(cè)得的濺射鍍膜和蒸發(fā)鍍膜在NIR中的吸收損失約為3–30ppm。蒸發(fā)的涂層在VIS–NIR區(qū)域顯示的雜散光損失約為10–3，而在UV和VUV中則高達(dá)10–2。然而，蒸發(fā)的涂層在紫外線下顯示出低的吸收損失。

cw和ns激光光學(xué)器件的損壞主要與熱效應(yīng)有關(guān)，例如吸收增加–涂層材料的固有吸收或缺陷吸收–或?qū)嵝圆詈屯繉尤刍瘻囟鹊?。高功率涂料既需要控制涂料的固有性能，又需要減少涂層中的缺陷。皮秒和飛秒激光光學(xué)器件的激光損傷主要是由場(chǎng)強(qiáng)效應(yīng)引起的。這些激光器的高功率涂層需要非常特殊的涂層設(shè)計(jì)。

根據(jù)ISO 11254-1標(biāo)準(zhǔn)（cw-LIDT和1 –LIDT上的1，即單脈沖LIDT），ISO 11254-2（S 1，即多脈沖LIDT），確定激光誘導(dǎo)損傷閾值（LIDT） ISO 11254-3（針對(duì)一定數(shù)量的脈沖的LIDT）要求激光系統(tǒng)以單模運(yùn)行，準(zhǔn)確的光束診斷以及在線和離線損壞檢測(cè)系統(tǒng)。這就是為什么只有數(shù)量有限的測(cè)量系統(tǒng)只能使用幾種類型的激光器的原因（例如，Laserzentrum Hannover的1064nm）。對(duì)于某些突出的激光波長(zhǎng)，例如氬離子激光器（488nm或514nm），沒(méi)有可用的測(cè)量系統(tǒng)，也無(wú)法提供經(jīng)過(guò)認(rèn)證的LIDT數(shù)據(jù)。

1對(duì)1 LIDT（即在樣品的1個(gè)位置上產(chǎn)生1個(gè)脈沖）不能代表正常的操作條件。但是，這些值可用于比較不同的涂層和優(yōu)化程序。 此外，“一對(duì)一”值與更實(shí)際的S-on-1-LIDT（在樣本的同一位置上給定數(shù)量的“ S”個(gè)脈沖的LIDT）直接相關(guān)，可以解釋為L(zhǎng)IDT的上限。具有高重復(fù)率（約kHz）的激光系統(tǒng)需要使用LIDT值表示的壽命測(cè)試來(lái)測(cè)試大量脈沖。

測(cè)量設(shè)備的數(shù)量有限，實(shí)際應(yīng)用中需要進(jìn)行壽命測(cè)試，因此有必要將多個(gè)客戶的測(cè)量，壽命測(cè)試或累積輻射測(cè)試也包括在我們的目錄和本網(wǎng)站中。請(qǐng)注意，這些值無(wú)法與LIDT測(cè)量進(jìn)行比較，因?yàn)榇颂幗o出的激光參數(shù)沒(méi)有損壞。此外，這些值始終存在不確定性，尤其是在確定光斑尺寸方面。必須考慮大約30％左右的誤差。盡管如此，我們認(rèn)為有關(guān)光學(xué)器件成功運(yùn)行參數(shù)的信息肯定會(huì)有助于決定使用LAYERTEC光學(xué)器件。但是，有時(shí)需要在客戶的激光系統(tǒng)上進(jìn)行測(cè)試。LAYERTEC在客戶工廠為這種測(cè)試提供了很大的折扣。