Nebulal™技術(shù)：納米結(jié)構(gòu)抗反射表面

Nebulal™技術(shù)：納米結(jié)構(gòu)抗反射表面

Nebulal™技術(shù)是Edmund Optics®開發(fā)的用于高功率激光應(yīng)用的傳統(tǒng)薄膜抗反射（AR）涂層的替代品。亞波長(zhǎng)表面結(jié)構(gòu)被蝕刻到光學(xué)器件中，與傳統(tǒng)涂層相比具有許多優(yōu)勢(shì)，包括高寬帶傳輸和近體激光誘導(dǎo)損傷閾值（LIDT）（圖1）。激光系統(tǒng)集成商通過將采用Nebulal™技術(shù)的光學(xué)組件整合到其系統(tǒng)中，可以最大限度地提高系統(tǒng)吞吐量，并降低激光誘導(dǎo)損傷的可能性。

圖1：對(duì)于高功率激光應(yīng)用，納米結(jié)構(gòu)抗反射（AR）表面是薄膜AR涂層的一種有價(jià)值的替代品。

Nebulal™技術(shù)的LIDT

將涂層施加到激光光學(xué)器件上通常也會(huì)降低其LIDT，因?yàn)樵诙鄬咏缑嫔峡赡艽嬖谕繉尤毕荨Ａ硪环矫妫琋ebular Technology™不涉及在光學(xué)器件上沉積任何額外的材料。納米結(jié)構(gòu)AR表面的LIDT可以接近未涂覆基底的LIDT，顯著高于大多數(shù)傳統(tǒng)涂層。這對(duì)于從連續(xù)波（CW）到飛秒脈沖的所有脈沖持續(xù)時(shí)間的高功率激光應(yīng)用是有利的（圖2）。

圖2：采用Nebulal™技術(shù)的Lidaris窗口的LIDT報(bào)告樣本，顯示LIDT>40 J/cm2@532nm，5.6ns，100Hz，

采用Nebulal™技術(shù)的薄膜涂層光學(xué)元件

圖3：雖然具有薄膜涂層的光學(xué)器件上的激光誘導(dǎo)損傷會(huì)傳播并導(dǎo)致系統(tǒng)故障，但采用Nebulal™技術(shù)的光學(xué)器件上的激光誘導(dǎo)損傷是非傳播的，通常對(duì)系統(tǒng)性能的影響很小。

Nebulal™技術(shù)的光譜特性

Nebulal™技術(shù)的寬波段與典型的薄膜激光Ar V涂層相比如圖4所示。

圖4：如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，Nebulal™技術(shù)的納米結(jié)構(gòu)表面可以最大限度地減少反射率和散射，從而在比典型的薄膜抗反射V型涂層更寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)最大透過率。

此外，Nebulal™技術(shù)對(duì)入射角和偏振的敏感度通常低于標(biāo)準(zhǔn)薄膜AR涂層。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)AR涂層，當(dāng)入射角從設(shè)計(jì)角度（通常為0度或45度）增加或減少時(shí)，可以看到波長(zhǎng)偏移（圖5）。這會(huì)限制需要掃描激光束的光學(xué)系統(tǒng)，例如通過掃描改變通過窗口的入射角并因此改變透射強(qiáng)度。已經(jīng)表明，納米結(jié)構(gòu)的AR表面可以在至少0+/-30度的角度范圍內(nèi)對(duì)偏振光和非偏振光產(chǎn)生相等的透射率。

圖5：設(shè)計(jì)合理時(shí)，Nebulal™技術(shù)的納米結(jié)構(gòu)表面可最大限度地降低反射率。

亞波長(zhǎng)表面結(jié)構(gòu)的形成

通過反應(yīng)離子蝕刻（RIE）形成納米結(jié)構(gòu)的AR表面，其中感應(yīng)耦合等離子體加速離子朝向基底，并且施加的金屬掩模限定結(jié)構(gòu)的形狀和間隔（圖6）。對(duì)制造過程中的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行精細(xì)控制；可以使用嚴(yán)格的耦合波分析對(duì)表面進(jìn)行建模，從而產(chǎn)生高度可重復(fù)和可預(yù)測(cè)的表面規(guī)格和光譜性能。

圖6：在反應(yīng)離子蝕刻期間，亞波長(zhǎng)表面結(jié)構(gòu)通過由感應(yīng)耦合等離子體向表面加速的離子蝕刻到光學(xué)基底中。

雖然Nebular™技術(shù)的亞波長(zhǎng)表面結(jié)構(gòu)具有較高的激光耐久性，但其機(jī)械耐久性較低。磨損很容易損壞結(jié)構(gòu)，使其難以清潔，并需要特殊的處理和組裝技術(shù)。然而，表面污染物和磨損將導(dǎo)致激光系統(tǒng)的任何光學(xué)涂層過早損壞，設(shè)計(jì)良好的系統(tǒng)應(yīng)包括保持受保護(hù)的清潔光束線的規(guī)定。Nebulal™技術(shù)是高功率激光系統(tǒng)的腔內(nèi)光學(xué)器件和其他組件的理想選擇。