大功率飛秒激光光學

飛秒激光光學系統(tǒng)的涂層通常針對特殊的反射率，透射率和GDD光譜進行優(yōu)化。對于大多數應用而言，此類涂層的激光誘導損傷閾值（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1和其中的參考文獻）。因此，fs激光光學器件的LIDT變得越來越重要。LAYERTEC對fs和ps激光器的光學LIDT進行了詳細研究。如下表所示，我們發(fā)現(xiàn)標準光學，寬帶光學和超寬帶光學以及我們的高功率鏡的LIDT值存在很大差異。標準低GDD反射鏡的LIDT值為0.3J / cm2，而負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，飛秒激光光學器件的LIDT取決于涂層材料和涂層設計。標準低GDD組件和上述其他光學元件的LIDT值差異是由所使用的不同鍍膜設計導致的。尤其是寬帶和負GDD設計會導致較低的損壞閾值。只有標準的低GDD組件的設計才能達到更高的LIDT值。在所有這些情況下，均選擇具有高折射率對比度的材料以實現(xiàn)大帶寬。使用其他涂層材料可以實現(xiàn)更高的LIDT值。然而，由于這些折射率的對比度較低，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的脈沖長度的要求。所有大功率設計均針對GDD <20fs2進行了優(yōu)化。

我們由于不同的材料組合和設計而區(qū)分了不同的高功率設計，這些材料組合和設計在制備涂層方面需要不同的努力，并且在機械性能方面也不同，例如層中的應力。這些涂層的光譜帶寬幾乎相同。一個示例如圖1所示。

還發(fā)現(xiàn)，LAYERTEC優(yōu)化的銀鏡的LIDT值高于fs范圍內的標準組件。銀鏡之所以具有優(yōu)勢，是因為其極寬的零GDD反射帶，在法向入射時的反射率高達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。有關銀鏡的更多信息，請參見此處。

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”，《光學信函》第28卷，第5期，第367–369頁

*與漢諾威激光Zentrum和耶拿大學Friedrich-Schiller大學合作。大部分工作是在德國聯(lián)合項目PRIMUS的框架內完成的，該項目得到了聯(lián)邦技術與技術聯(lián)合會的支持。

介質大功率鏡

圖1：高功率fs激光鏡HR（0°，800nm）R> 99.9％的反射光譜

飛秒激光光學元件的激光誘導損傷閾值概述

*測量條件：30000個脈沖，重復率1kHz，λ= 800nm； 測量是根據ISO 11254在Laser Zentrum Hannover和Friedrich-Schiller-UniversitätJena進行的

**自聚焦效果可能會在增透膜穩(wěn)定的同時破壞基材

金屬大功率鏡

圖2：裸金和經fs優(yōu)化的銀的反射光譜（針對800nm處的高反射率進行了優(yōu)化）

大功率飛秒激光鏡的GDD

圖3：標準和大功率介電鏡以及受fs保護的銀鏡的群時延色散（GDD）