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      LAYERTEC反射鏡介紹

      更新時間:2023-05-12  |  點擊率:463

      超快應用的金屬反射鏡

      Off Axis silver enhanced mirror

      鋁、銀或金屬層具有優點,一方面在寬帶寬內反射光,另一方面不改變各波之間的相位位置。因此,金屬反射鏡是短脈沖激光器的理想光束引導元件。

      額外的介電涂層可長期穩定地保護金屬層免受與空氣成分(氧氣、硫)的化學反應。同時,在有限的光譜范圍內可以增加反射率,而相位響應幾乎不受影響。

      此類增強反射的金屬反射鏡也常用于掃描儀光學系統。

      鋁、銀或金屬層具有優點,一方面在寬帶寬內反射光,另一方面不改變各波之間的相位位置。因此,金屬反射鏡是短脈沖激光器的理想光束引導元件。

      額外的介電涂層可長期穩定地保護金屬層免受與空氣成分(氧氣、硫)的化學反應。同時,在有限的光譜范圍內可以增加反射率,而相位響應幾乎不受影響。

      此類增強反射的金屬反射鏡也常用于掃描儀光學系統。

      GTI 調諧鏡

      GTI 調諧鏡(Gires-Tournois 干涉儀)用于對非常窄的波長范圍進行強時間對準。這使得它們特別適用于緊湊型ps激光系統(例如 Yb:YAG 或 Yb:KGW 激光器)。

      常見 GTI 調諧鏡的示例值:


      Wavelength RangeReflecitance [%]GDD [fs2]
      1020–1080nm99.9-250 ±50
      780–820nm99.8-500 ±75
      1040nm99.95-1000 ±100
      1030nm99.9-10000 ±1500


      不同 GDD 值的 1030 nm 多種 GTI 調諧鏡的 GDD 光譜(Yb: YAG 和 Yb: KGW 激光器用的 GTI 調諧鏡)

      LAYERTEC 在過去的二十多年里一直為全qiu lx的 ps 激光器制造商生產 GTI 調諧鏡。

      為了增加脈沖功率和/或高重復率,您還可以通過使用多個 GTI 調諧鏡來實現所需的校正。對于ji端要求,通常需要在最大反射率、GDD值和損傷閾值之間進行折衷。在這種系統的重載下,熱透鏡問題在破壞之前就已經出現。

      啁啾反射鏡

      超短激光脈沖通過光學系統傳播時,其形狀會發生變化。由于波長依賴的色散,每個獨立波會被不同程度延遲,從而產生傳播時間差異。結果,激光脈沖寬度增加,脈沖能量減小。為消除這種效應,使用啁啾反射鏡。

      LAYERTEC 根據客戶要求,在200-5000nm波長范圍內生產具有針對相位響應(即負GDD或正GDD)調整影響的特殊電介質系統(鏡子、泵浦鏡子、短通濾光片或長通濾光片、解耦器等)。

      相位校正反射系統的帶寬,一個簡單的布拉格反射鏡(經典的lambda/4鏡子)或更大,稱為啁啾反射鏡。另一方面,用于皮秒激光器的相位校正鏡,在僅幾納米的帶寬內有高負GDD,稱為GTI鏡子。

      受容腔轉儲皮秒激光器的示意圖

      具有與布拉格反射鏡相當的帶寬的啁啾反射鏡通??梢栽跊]有更多GDD振蕩的情況下計算和制造。

      所需帶寬越大,GDD的振蕩越強。在這些情況下,我們原則上建議通過其他光學元件(例如啁啾反射鏡對)相互補償此GDD振蕩。


      啁啾反射鏡對

      啁啾反射鏡對用于補償超短激光脈沖的色散相關的行程時間差異。如果GDD曲線的振蕩很強,則需要啁啾反射鏡對(由兩個啁啾反射鏡組成)。這尤其適用于帶寬高的鏡子。

      啁啾反射鏡對

      啁啾反射鏡的GDD曲線不代表一條直線曲線,而顯示振蕩。這些振蕩的強度取決于,除其他因素外,光譜帶寬。對于與相應的布拉格反射鏡相比帶寬較小的GDD帶寬,振蕩相當小。另一方面,帶寬高的鏡子顯示出強烈的GDD振蕩。

      負色散鏡對的GDD光譜

      可以通過使用相應的鏡子對來實現校正。它們由兩個帶有相反GDD曲線的不同表面鏡片組成,激光束可以在其間反射回來,反射次數隨意(見圖)。這些鏡子經過優化,與入射角度小,以便獲得更多的反射次數。


      準分子激光反射鏡

      當準分子激光器用于紫外線范圍時,光學元件會承受非常高的能量。此外,準分子激光器以脈沖模式運行并產生極短的脈沖和高峰值強度。由此,準分子激光反射鏡必須具有高的損傷閾值和耐久性。準分子激光器是氣體激光器,經常使用氟操作。如果一個光學元件暴露在工藝氣體中,基板和涂層也必須基于氟,否則它們會溶解。

      例如:準分子激光器的示意結構

      準分子激光反射鏡(用于248nm和351nm的偏轉鏡)

      LAYERTEC生產用于所有準分子激光器的光學元件(F2 激光器157nm,ArF激光器193nm,KrF激光器248nm,XeCl激光器308nm,XeF激光器351nm)。氟基準分子激光器的諧振腔鏡和輸出耦合鏡由CaF2或MgF2基板與氟化涂層組成,也可直接接觸激光氣體使用。輸出耦合鏡通常提供高達R=50%的反射率。zhi定的反射率精度為±3%。

      157nm和193nm的偏轉鏡也基于CaF2基板上的氟化層系統。這確保了高的損傷閾值和長的使用壽命。248nm以上的波長的偏轉鏡由石英玻璃基板上的紫外線兼容氧化層系統組成。光束輸送光學元件可以設計為任何入射角。45°入射角的偏轉鏡作為標準組件提供。

      中紅外反射鏡

      中紅外反射鏡適用于中紅外線范圍(1.5-8微米)的激光輻射。此輻射特別適用于烴類和水的吸收。它主要用于醫療應用和塑料加工。

      一方面,中紅外線范圍的波長是由約2微米(Ho:YAG激光器,Tm:YAG激光器)和3微米(Er:YAG激光器)的直接激光激發產生的。另一方面,它們可以通過光學參量頻率轉換(周期性極化的鈮酸鋰)產生,該轉換沒有直接的激光躍遷。這樣的光學參量振蕩器的發射范圍延伸到約8微米的波長。

      Er:YAG系統帶有引導激光器

      LAYERTEC生產用于中紅外線范圍的反射和透射光學元件系列。標準基板如熔融石英以及標準涂層材料在此波長范圍內部分顯示高吸收。為覆蓋更廣泛的波長范圍,涂層設計得到特殊配置。

      中紅外反射鏡是指用于中紅外線激光的反射光學元件,如反射鏡、偏轉鏡等。


      激光諧振腔鏡

      激光諧振腔是激光器的核心。激光束在其中產生。它由一個全反射鏡和一個部分反射鏡組成。在它們之間是激光活性介質,它由泵浦機制激發。

      端面鏡幾乎100%反射光。輸出鏡具有較低的定義反射率,并從諧振腔放出激光束。如果端面鏡也充當耦合鏡,它還具有防反射層以增加泵浦輻射。

      光學腔的示意圖

      LAYERTEC為130 nm-7μm的所有激光器生產諧振腔鏡。根據激光器類型,使用多年來證明有效的材料組合和設計結構。除了在線產品之外,根據客戶要求制造個別特殊鏡片。

      不同諧振腔鏡的范圍

      諧振腔鏡是指激光諧振腔中的反射光學元件,端面鏡用于將激光束反射回激光介質,輸出耦合鏡用于將部分激光束反射回激光介質和將部分激光束輸出。

      激光掃描鏡

      掃描鏡組

      激光掃描鏡用于激光材料加工,以快速和靈活地移動激光束在工件上。它們的后部通常以片狀銑出。由于這種特殊設計,它們非常薄和輕便,以實現快速改變方向。

      激光掃描鏡是LAYERTEC產品范圍的重要組成部分。為此目的開發的層設計可提供高性能穩定性和必要的反射率角度不變性。特別是金屬基面鏡與介電層的組合,可增加功率激光的反射率,允許直接在加工區成像。

      激光掃描鏡是指用于快速和靈活地掃描或偏轉激光束的反射光學元件,通常具有特殊的薄和輕便的設計,以實現高速掃描。它們用于激光材料加工中激光束的快速定位或掃描。


      轉向鏡

      45°-橢圓轉向鏡(所謂的“香腸切片")在生產過程中(拋光過程)

      偏轉鏡專門改變入射光的方向。通過選擇涂層,可以為特定波長范圍和特定入射角調整鏡面反射率。此外,鏡片可以針對振動方向(偏振)和高破壞閾值進行優化。

      各種轉向鏡

      LAYERTEC生產幾乎所有入射角和偏振類型的偏轉鏡,無論是單波zuiy鏡還是寬帶鏡。根據要求,例如適應高功率激光和/或短脈沖是可能的。此外,涂層可以計算最大反射率的zui低損失或定義剩余透射率。

      轉向鏡是指用于改變入射光方向的反射光學元件,如偏轉鏡、折射鏡等。通過選擇不同的涂層,轉向鏡可以為不同的波長范圍、入射角以及偏振方向設計。它們廣泛用于激光器中激光束的方向改變。

      LAYERTEC生產幾乎所有類型的轉向鏡,包括單波zuiy轉向鏡、寬帶轉向鏡,以及可以根據客戶要求針對高功率激光優化設計的轉向鏡。



      Herriott腔鏡

      Herriott腔鏡允許通過在腔內多次反射增加激光束的光學路徑來構建緊湊的諧振腔。為此,它們由兩個等焦距的球面鏡組成。Herriott腔鏡用于縮短激光脈沖。

      Herriott腔的示意圖

      兩個諧振腔鏡中的一個通常有偏心孔,該孔用作例如激光束(或工藝氣體)的進出口。入口和出口側各有錐形開口,以防止激光束被削去。自有精密光學制造能力使我們能夠滿足復雜的基板規格要求。

      Herriott腔鏡是指Herriott腔中用于多次反射增加光路的兩個球面反射鏡。它們利用多次反射在有限空間內獲得較長的光學路徑,因此用于構建較緊湊的激光諧振腔和產生較短的激光脈沖。一個反射鏡通常在中心具有偏心孔,作為激光束或工藝氣體的進出口。入口和出口側采用錐形結構防止激光削除。LAYERTEC具有制造此類復雜基板和高精度反射鏡的能力。


      金屬反射鏡

      金屬是低功率激光應用中g認的鏡片材料。它們在寬廣的光譜帶寬(特別是在MIR范圍)內提供高反射率,色散相關的行程時間差幾乎可以忽略。LAYERTEC使用磁控濺射工藝生產金屬涂層,極低的散射光損失。我們生產金、銀和鋁反射鏡。對于銀和鋁反射鏡,建議采用額外的防護層。這可以防止氧化并允許清潔。

      此外,通過針對性應用更多層,可以改善定義波長的反射率。金屬反射鏡是指以金屬如金、銀、鋁等作為反射材料的反射鏡。它們可提供寬光譜范圍內的高反射率,且色散效應很小。但是其易氧化和腐蝕的缺點需要采取防護措施。

      LAYERTEC使用磁控濺射技術生產金屬反射鏡,可以獲得極低的散射損失。除單層金屬反射涂層外,也可以在金屬涂層上沉積介電涂層來優化單一波長或波段的反射率。

      金屬反射鏡用于低功率激光應用,需要考慮其防腐蝕和氧化保護。


      零相位差反射鏡

      零相位差反射鏡的原理圖

      在常規反射鏡中,入射光束的偏振類型在反射過程中會改變。例如,s波偏振光變成p波偏振光。零相位差反射鏡確保入射光束的偏振類型不變。例如,它用于激光材料加工,將激光束從光源引導到切割頭。

      LAYERTEC生產157-4500nm波長范圍內的零相位差反射鏡。這些部件消除了反射光束的s波和p波部分之間的相位差。結果,入射偏振模式得以保留。零相位差反射鏡是一種特殊的反射鏡,它在反射光線的同時保持其偏振方向不變,消除入射光和反射光之間的相位差。常規反射鏡在反射過程中會改變入射光的偏振方向,如s波變p波。而零相位差反射鏡可以保持入射光的偏振方向不變。它用于需要保持光線偏振方向的應用,如激光器中將激光從光源引導到切割頭。

      LAYERTEC提供157-4500nm范圍內的零相位差反射鏡。它們可以消除反射光束中s波和p波部分之間的相位差,保持入射光的偏振模式。零相位差反射鏡用于需要保持光線偏振狀態的應用,如激光器中的激光傳輸。


      弱激光諧振腔鏡

      諧振腔鏡

      摻釹晶體在不同波長上表現出激光躍遷。然而,這些躍遷的強度不同。如果要發出與較弱激光躍遷對應的波長的激光輻射,必須抑制更強激光線的激光線。

      LAYERTEC提供各種激光鏡,其中zui強的1064納米激光線被抑制,以便在其他波長下實現高效激光。取決于激光裝置的設置,所有涂層都根據客戶的要求設計和制造。弱激光諧振腔鏡是指在摻釹激光晶體中,為了實現相對較弱的激光躍遷對應的波長輸出,而抑制較強激光躍遷對應的波長的諧振腔反射鏡。摻釹激光晶體在不同的波長上表現出激光躍遷,但強度不同。如果需要輸出相對較弱激光躍遷的波長,必須抑制較強激光躍遷對應的波長,如1064nm。

      LAYERTEC可以提供各種激光鏡,通過抑制1064nm等主要波長來優化其他相對較弱波長的激光輸出。所有涂層都根據具體的激光裝置和客戶要求定制設計。弱激光諧振腔鏡用于優化和輸出摻釹激光器中相對較弱的激光波長。


      Nd:YAGNd:YVO4
      Laser LineSecond HarmonicLaser LineSecond harmonic
      946nm473nm915nm457nm
      1064nm532nm1064nm532nm
      1123nm561nm1340nm670nm
      1319nm659nm


      Fig.Reflectance spectrum of a dual wavelength mirror for a weak laser line and its second harmonic, with high transmittance for the pump wavelength and the strongest laser line


      相移反射鏡

      相移反射鏡將線偏振光轉換為圓偏振光。這種效應在激光材料加工中特別有用,其中線偏振會導致與軸有關的非均勻結果,例如在切割或鉆孔中。

      相移反射鏡的工作原理

      與波片工作方式不同,即激光束在垂直入射下透射,相移反射鏡通過反射和45°的入射角工作。層系統經優化以獲得s波和p波偏振光之間的特定相位差。典型應用是在45°的入射角下,實現λ/4?90°= π/2的相位差,以便為具有線偏振的入射光束生成圓偏振輻射。我們也根據客戶要求實現其他值。

      相移反射鏡是一種特殊的反射鏡,它可以在45°入射角下反射光線,并在反射過程中引入相位差,將線偏振光轉換為圓偏振或橢圓偏振光。

      相比波片在垂直入射下的透射方式,相移反射鏡采用45°入射角的反射方式。其涂層設計可以在反射過程中引入90°(λ/4)的相位差,將入射的線偏振光轉換為圓偏振光。相移反射鏡用于線偏振光的圓偏振或橢圓偏振光的轉換,特別適用于激光加工。LAYERTEC可以根據客戶要求制造不同波長和相位差的相移反射鏡。


      低損耗反射鏡

      帶平行端面反射鏡

      低損耗反射鏡應盡可能少損耗地反射激光束。低損耗反射鏡的反射率因此高達99.99%或更高,主要用于電磁輻射的頻率測量和腔環降譜儀中。

      因此,制造商必須特別注意涂層系統中的吸收源,如化合物錯誤或雜質(如Fe,Cr,Cu)。

      盡可能使散射光損失也是非常重要的。它們的程度主要由基板和內部界面的微粗糙度以及層的體積散射光決定。

      LAYERTEC目前達到以下值(LAYERTEC基板和LAYERTEC濺射涂層的組合):


      WavelengthAbsorptionScattered Light
      355nm20ppm50ppm
      515nm2ppm6ppm
      1030nm<1ppm4ppm
      1550nm<1ppm3ppm
      2950nm20ppm2ppm


      作為標準,低損耗鏡的防反射層應用于? 6.35mm至? 50.8mm的基板幾何形狀。我們擁有寬帶CRD測量站,可以測量不同幾何體的反射率(ppm分辨率)。

      低損耗反射鏡是指反射損耗極低的專用反射鏡,反射率高達99.99%或更高。它用于頻率測量和腔環降譜儀等需要ji高反射率和極低損耗的應用。由于涂層和基板的吸收、微粗糙度和體積散射會引起損耗,制造低損耗反射鏡需要非常嚴格地控制這些參數。

      LAYERTEC可以實現99.99%以上反射率和極低的散射損失,并提供6.35-50.8mm范圍的低損耗反射鏡。具有寬帶的腔環降譜儀可以測試不同幾何形狀反射鏡的ji高反射率。低損耗反射鏡用于對反射率有ji高要求的應用,如頻率計量和腔環降譜。



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