激光應用涂層

產品介紹

激光應用涂層

近年來，基于摻Yb的晶體或纖維的激光器變得越來越重要。基于Yb：YAG以及摻Yb的光纖開發了高功率連續激光器。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已開發出不同的涂料設計，以應對非凡的高通量。 設計針對連續輻射或ns脈沖或ps脈沖進行了優化。

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AR涂層）

特殊功能

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

Ø對于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％的激光波長范圍內從高透射率范圍過渡到高反射率范圍

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

Ø熱和氣候穩定

*耶拿大學弗里德里希-席勒大學物理研究所用高功率光纖激光器測量

長波通濾光片

圖3：HR（0，915 – 980 nm）> 99.8％的陡邊長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％

長波通濾光片的陡峭邊緣也可以與在激光輻射的波長范圍內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

設計用于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fs到10ps的脈沖長度的激光器，可以基于Yb：YAG-，Yb：KGW-和Yb：KYW來構建。這些激光使材料加工過程中不會產生不希望的熱效應，例如熔化，從而導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，并且激光晶體沒有顯示可實現高輸出功率的熱透鏡。最近，已經證明，基于Yb：YAG平板晶體，平均功率為400W（770fs，1MHz）的激光器是可能的。

皮秒激光光學器件需要特殊設計的光學器件才能達到較高的激光損傷閾值。 有關詳細信息，請參見此處。

對于通常用于ps范圍至幾百fs范圍內的脈沖壓縮的GTI反射鏡，請參見此處。

激光應用涂層

Ruby和Alexandrite激光特別適用于醫療激光應用，工作頻率分別為694nm和755nm。 LAYERTEC為兩種波長提供廣泛的激光光學器件，具有很高的激光誘導損傷閾值和長壽命。除了用于校準光學系統的典型波長組合（例如694nm + 633nm）以外，LAYERTEC產品的一個特殊功能是同一設備中醫療應用中使用的其他常見波長的多種組合，但來自不同的激光源（例如532nm） + 694nm）。

腔鏡

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

Ø高損傷閾值（800 MW / cm2，35ns脈沖長度）

圖1：694nm（a）和755nm（b）的腔鏡的反射光譜

轉向鏡

Ø反射率：對于隨機偏振光，AOI = 45°時R> 99.5％

Ø集成導頻激光束對準（例如在630 - 650nm）

Ø高損傷閾值（800 MW / cm2，35 ns脈沖長度）

圖2：694nm的轉向鏡與633nm處的導向激光組合的反射光譜（非偏振光）

合束器

Ø通過濺射技術準確調節反射率

Ø集成的引導激光束對準（例如635nm）

Ø具有特殊設計的高性能和成本優化解決方案

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反射率準確調整的輸出耦合器

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均具有剩余反射率R <0.2％

激光應用涂層

LAYERTEC專門從事激光應用光學器件的生產，其波長范圍從VUV（157nm及以下）到NIR（?4μm）。

激光的光學涂層常見的類型是高反射鏡（對于法向入射，作為諧振鏡，對于AOI = 45°作為轉向鏡），對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。較復雜的激光器類型的涂層組合了多達三個高反射率的波長范圍（例如，對于激光波長和諧波）和多達三個具有高透射率的波長范圍（例如，對于泵浦波長，諧波或用于抑制其他激光線）。在大波長范圍內發射激光的情況下，需要寬帶反射鏡和為平滑群延遲和群延遲色散頻譜而優化的反射鏡。染料激光器，鈦藍寶石激光器，光學參量振蕩器（OPO）和飛秒激光器。

除了反射率和透射率之外，還必須優化激光應用的涂層，以降低光學損失和提高激光誘導的損傷閾值。

用于VIS和NIR的濺射光學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生的部分反射鏡的反射率與透射率之和遠高于99.9％。最近測得的濺射鍍膜和蒸發鍍膜在NIR中的吸收損失約為3–30ppm。蒸發的涂層在VIS–NIR區域顯示的雜散光損失約為10–3，而在UV和VUV中則高達10–2。然而，蒸發的涂層在紫外線下顯示出低的吸收損失。

cw和ns激光光學器件的損壞主要與熱效應有關，例如吸收增加–涂層材料的固有吸收或缺陷吸收–或導熱性差和涂層熔化溫度低。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器件的激光損傷主要是由場強效應引起的。這些激光器的高功率涂層需要非常特殊的涂層設計。

根據ISO 11254-1標準（cw-LIDT和1 –LIDT上的1，即單脈沖LIDT），ISO 11254-2（S 1，即多脈沖LIDT），確定激光誘導損傷閾值（LIDT） ISO 11254-3（針對一定數量的脈沖的LIDT）要求激光系統以單模運行，準確的光束診斷以及在線和離線損壞檢測系統。這就是為什么只有數量有限的測量系統只能使用幾種類型的激光器的原因（例如，Laserzentrum Hannover的1064nm）。對于某些突出的激光波長，例如氬離子激光器（488nm或514nm），沒有可用的測量系統，也無法提供經過認證的LIDT數據。

1對1 LIDT（即在樣品的1個位置上產生1個脈沖）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化程序。 此外，“一對一”值與更實際的S-on-1-LIDT（在樣本的同一位置上給定數量的“ S”個脈沖的LIDT）直接相關，可以解釋為LIDT的上限。具有高重復率（約kHz）的激光系統需要使用LIDT值表示的壽命測試來測試大量脈沖。

測量設備的數量有限，實際應用中需要進行壽命測試，因此有必要將多個客戶的測量，壽命測試或累積輻射測試也包括在我們的目錄和本網站中。請注意，這些值無法與LIDT測量進行比較，因為此處給出的激光參數沒有損壞。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，我們認為有關光學器件成功運行參數的信息肯定會有助于決定使用LAYERTEC光學器件。但是，有時需要在客戶的激光系統上進行測試。LAYERTEC在客戶工廠為這種測試提供了很大的折扣。