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LAYERTEC反射镜介绍

更新时间:2023-05-12  |  点击率:554

超快应用的金属反射镜

Off Axis silver enhanced mirror

铝、银或金属层具有优点,一方面在宽带宽内反射光,另一方面不改变各波之间的相位位置。因此,金属反射镜是短脉冲激光器的理想光束引导元件。

额外的介电涂层可长期稳定地保护金属层免受与空气成分(氧气、硫)的化学反应。同时,在有限的光谱范围内可以增加反射率,而相位响应几乎不受影响。

此类增强反射的金属反射镜也常用于扫描仪光学系统。

铝、银或金属层具有优点,一方面在宽带宽内反射光,另一方面不改变各波之间的相位位置。因此,金属反射镜是短脉冲激光器的理想光束引导元件。

额外的介电涂层可长期稳定地保护金属层免受与空气成分(氧气、硫)的化学反应。同时,在有限的光谱范围内可以增加反射率,而相位响应几乎不受影响。

此类增强反射的金属反射镜也常用于扫描仪光学系统。

GTI 调谐镜

GTI 调谐镜(Gires-Tournois 干涉仪)用于对非常窄的波长范围进行强时间对准。这使得它们特别适用于紧凑型ps激光系统(例如 Yb:YAG 或 Yb:KGW 激光器)。

常见 GTI 调谐镜的示例值:


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 多种 GTI 调谐镜的 GDD 光谱(Yb: YAG 和 Yb: KGW 激光器用的 GTI 调谐镜)

LAYERTEC 在过去的二十多年里一直为全qiu lx的 ps 激光器制造商生产 GTI 调谐镜。

为了增加脉冲功率和/或高重复率,您还可以通过使用多个 GTI 调谐镜来实现所需的校正。对于ji端要求,通常需要在最大反射率、GDD值和损伤阈值之间进行折衷。在这种系统的重载下,热透镜问题在破坏之前就已经出现。

啁啾反射镜

超短激光脉冲通过光学系统传播时,其形状会发生变化。由于波长依赖的色散,每个独立波会被不同程度延迟,从而产生传播时间差异。结果,激光脉冲宽度增加,脉冲能量减小。为消除这种效应,使用啁啾反射镜。

LAYERTEC 根据客户要求,在200-5000nm波长范围内生产具有针对相位响应(即负GDD或正GDD)调整影响的特殊电介质系统(镜子、泵浦镜子、短通滤光片或长通滤光片、解耦器等)。

相位校正反射系统的带宽,一个简单的布拉格反射镜(经典的lambda/4镜子)或更大,称为啁啾反射镜。另一方面,用于皮秒激光器的相位校正镜,在仅几纳米的带宽内有高负GDD,称为GTI镜子。

受容腔转储皮秒激光器的示意图

具有与布拉格反射镜相当的带宽的啁啾反射镜通常可以在没有更多GDD振荡的情况下计算和制造。

所需带宽越大,GDD的振荡越强。在这些情况下,我们原则上建议通过其他光学元件(例如啁啾反射镜对)相互补偿此GDD振荡。


啁啾反射镜对

啁啾反射镜对用于补偿超短激光脉冲的色散相关的行程时间差异。如果GDD曲线的振荡很强,则需要啁啾反射镜对(由两个啁啾反射镜组成)。这尤其适用于带宽高的镜子。

啁啾反射镜对

啁啾反射镜的GDD曲线不代表一条直线曲线,而显示振荡。这些振荡的强度取决于,除其他因素外,光谱带宽。对于与相应的布拉格反射镜相比带宽较小的GDD带宽,振荡相当小。另一方面,带宽高的镜子显示出强烈的GDD振荡。

负色散镜对的GDD光谱

可以通过使用相应的镜子对来实现校正。它们由两个带有相反GDD曲线的不同表面镜片组成,激光束可以在其间反射回来,反射次数随意(见图)。这些镜子经过优化,与入射角度小,以便获得更多的反射次数。


准分子激光反射镜

当准分子激光器用于紫外线范围时,光学元件会承受非常高的能量。此外,准分子激光器以脉冲模式运行并产生极短的脉冲和高峰值强度。由此,准分子激光反射镜必须具有高的损伤阈值和耐久性。准分子激光器是气体激光器,经常使用氟操作。如果一个光学元件暴露在工艺气体中,基板和涂层也必须基于氟,否则它们会溶解。

例如:准分子激光器的示意结构

准分子激光反射镜(用于248nm和351nm的偏转镜)

LAYERTEC生产用于所有准分子激光器的光学元件(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)。氟基准分子激光器的谐振腔镜和输出耦合镜由CaF2或MgF2基板与氟化涂层组成,也可直接接触激光气体使用。输出耦合镜通常提供高达R=50%的反射率。zhi定的反射率精度为±3%。

157nm和193nm的偏转镜也基于CaF2基板上的氟化层系统。这确保了高的损伤阈值和长的使用寿命。248nm以上的波长的偏转镜由石英玻璃基板上的紫外线兼容氧化层系统组成。光束输送光学元件可以设计为任何入射角。45°入射角的偏转镜作为标准组件提供。

中红外反射镜

中红外反射镜适用于中红外线范围(1.5-8微米)的激光辐射。此辐射特别适用于烃类和水的吸收。它主要用于医疗应用和塑料加工。

一方面,中红外线范围的波长是由约2微米(Ho:YAG激光器,Tm:YAG激光器)和3微米(Er:YAG激光器)的直接激光激发产生的。另一方面,它们可以通过光学参量频率转换(周期性极化的铌酸锂)产生,该转换没有直接的激光跃迁。这样的光学参量振荡器的发射范围延伸到约8微米的波长。

Er:YAG系统带有引导激光器

LAYERTEC生产用于中红外线范围的反射和透射光学元件系列。标准基板如熔融石英以及标准涂层材料在此波长范围内部分显示高吸收。为覆盖更广泛的波长范围,涂层设计得到特殊配置。

中红外反射镜是指用于中红外线激光的反射光学元件,如反射镜、偏转镜等。


激光谐振腔镜

激光谐振腔是激光器的核心。激光束在其中产生。它由一个全反射镜和一个部分反射镜组成。在它们之间是激光活性介质,它由泵浦机制激发。

端面镜几乎100%反射光。输出镜具有较低的定义反射率,并从谐振腔放出激光束。如果端面镜也充当耦合镜,它还具有防反射层以增加泵浦辐射。

光学腔的示意图

LAYERTEC为130 nm-7μm的所有激光器生产谐振腔镜。根据激光器类型,使用多年来证明有效的材料组合和设计结构。除了在线产品之外,根据客户要求制造个别特殊镜片。

不同谐振腔镜的范围

谐振腔镜是指激光谐振腔中的反射光学元件,端面镜用于将激光束反射回激光介质,输出耦合镜用于将部分激光束反射回激光介质和将部分激光束输出。

激光扫描镜

扫描镜组

激光扫描镜用于激光材料加工,以快速和灵活地移动激光束在工件上。它们的后部通常以片状铣出。由于这种特殊设计,它们非常薄和轻便,以实现快速改变方向。

激光扫描镜是LAYERTEC产品范围的重要组成部分。为此目的开发的层设计可提供高性能稳定性和必要的反射率角度不变性。特别是金属基面镜与介电层的组合,可增加功率激光的反射率,允许直接在加工区成像。

激光扫描镜是指用于快速和灵活地扫描或偏转激光束的反射光学元件,通常具有特殊的薄和轻便的设计,以实现高速扫描。它们用于激光材料加工中激光束的快速定位或扫描。


转向镜

45°-椭圆转向镜(所谓的“香肠切片")在生产过程中(抛光过程)

偏转镜专门改变入射光的方向。通过选择涂层,可以为特定波长范围和特定入射角调整镜面反射率。此外,镜片可以针对振动方向(偏振)和高破坏阈值进行优化。

各种转向镜

LAYERTEC生产几乎所有入射角和偏振类型的偏转镜,无论是单波zuiy镜还是宽带镜。根据要求,例如适应高功率激光和/或短脉冲是可能的。此外,涂层可以计算最大反射率的zui低损失或定义剩余透射率。

转向镜是指用于改变入射光方向的反射光学元件,如偏转镜、折射镜等。通过选择不同的涂层,转向镜可以为不同的波长范围、入射角以及偏振方向设计。它们广泛用于激光器中激光束的方向改变。

LAYERTEC生产几乎所有类型的转向镜,包括单波zuiy转向镜、宽带转向镜,以及可以根据客户要求针对高功率激光优化设计的转向镜。



Herriott腔镜

Herriott腔镜允许通过在腔内多次反射增加激光束的光学路径来构建紧凑的谐振腔。为此,它们由两个等焦距的球面镜组成。Herriott腔镜用于缩短激光脉冲。

Herriott腔的示意图

两个谐振腔镜中的一个通常有偏心孔,该孔用作例如激光束(或工艺气体)的进出口。入口和出口侧各有锥形开口,以防止激光束被削去。自有精密光学制造能力使我们能够满足复杂的基板规格要求。

Herriott腔镜是指Herriott腔中用于多次反射增加光路的两个球面反射镜。它们利用多次反射在有限空间内获得较长的光学路径,因此用于构建较紧凑的激光谐振腔和产生较短的激光脉冲。一个反射镜通常在中心具有偏心孔,作为激光束或工艺气体的进出口。入口和出口侧采用锥形结构防止激光削除。LAYERTEC具有制造此类复杂基板和高精度反射镜的能力。


金属反射镜

金属是低功率激光应用中g认的镜片材料。它们在宽广的光谱带宽(特别是在MIR范围)内提供高反射率,色散相关的行程时间差几乎可以忽略。LAYERTEC使用磁控溅射工艺生产金属涂层,极低的散射光损失。我们生产金、银和铝反射镜。对于银和铝反射镜,建议采用额外的防护层。这可以防止氧化并允许清洁。

此外,通过针对性应用更多层,可以改善定义波长的反射率。金属反射镜是指以金属如金、银、铝等作为反射材料的反射镜。它们可提供宽光谱范围内的高反射率,且色散效应很小。但是其易氧化和腐蚀的缺点需要采取防护措施。

LAYERTEC使用磁控溅射技术生产金属反射镜,可以获得极低的散射损失。除单层金属反射涂层外,也可以在金属涂层上沉积介电涂层来优化单一波长或波段的反射率。

金属反射镜用于低功率激光应用,需要考虑其防腐蚀和氧化保护。


零相位差反射镜

零相位差反射镜的原理图

在常规反射镜中,入射光束的偏振类型在反射过程中会改变。例如,s波偏振光变成p波偏振光。零相位差反射镜确保入射光束的偏振类型不变。例如,它用于激光材料加工,将激光束从光源引导到切割头。

LAYERTEC生产157-4500nm波长范围内的零相位差反射镜。这些部件消除了反射光束的s波和p波部分之间的相位差。结果,入射偏振模式得以保留。零相位差反射镜是一种特殊的反射镜,它在反射光线的同时保持其偏振方向不变,消除入射光和反射光之间的相位差。常规反射镜在反射过程中会改变入射光的偏振方向,如s波变p波。而零相位差反射镜可以保持入射光的偏振方向不变。它用于需要保持光线偏振方向的应用,如激光器中将激光从光源引导到切割头。

LAYERTEC提供157-4500nm范围内的零相位差反射镜。它们可以消除反射光束中s波和p波部分之间的相位差,保持入射光的偏振模式。零相位差反射镜用于需要保持光线偏振状态的应用,如激光器中的激光传输。


弱激光谐振腔镜

谐振腔镜

掺钕晶体在不同波长上表现出激光跃迁。然而,这些跃迁的强度不同。如果要发出与较弱激光跃迁对应的波长的激光辐射,必须抑制更强激光线的激光线。

LAYERTEC提供各种激光镜,其中zui强的1064纳米激光线被抑制,以便在其他波长下实现高效激光。取决于激光装置的设置,所有涂层都根据客户的要求设计和制造。弱激光谐振腔镜是指在掺钕激光晶体中,为了实现相对较弱的激光跃迁对应的波长输出,而抑制较强激光跃迁对应的波长的谐振腔反射镜。掺钕激光晶体在不同的波长上表现出激光跃迁,但强度不同。如果需要输出相对较弱激光跃迁的波长,必须抑制较强激光跃迁对应的波长,如1064nm。

LAYERTEC可以提供各种激光镜,通过抑制1064nm等主要波长来优化其他相对较弱波长的激光输出。所有涂层都根据具体的激光装置和客户要求定制设计。弱激光谐振腔镜用于优化和输出掺钕激光器中相对较弱的激光波长。


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


相移反射镜

相移反射镜将线偏振光转换为圆偏振光。这种效应在激光材料加工中特别有用,其中线偏振会导致与轴有关的非均匀结果,例如在切割或钻孔中。

相移反射镜的工作原理

与波片工作方式不同,即激光束在垂直入射下透射,相移反射镜通过反射和45°的入射角工作。层系统经优化以获得s波和p波偏振光之间的特定相位差。典型应用是在45°的入射角下,实现λ/490°= π/2的相位差,以便为具有线偏振的入射光束生成圆偏振辐射。我们也根据客户要求实现其他值。

相移反射镜是一种特殊的反射镜,它可以在45°入射角下反射光线,并在反射过程中引入相位差,将线偏振光转换为圆偏振或椭圆偏振光。

相比波片在垂直入射下的透射方式,相移反射镜采用45°入射角的反射方式。其涂层设计可以在反射过程中引入90°(λ/4)的相位差,将入射的线偏振光转换为圆偏振光。相移反射镜用于线偏振光的圆偏振或椭圆偏振光的转换,特别适用于激光加工。LAYERTEC可以根据客户要求制造不同波长和相位差的相移反射镜。


低损耗反射镜

带平行端面反射镜

低损耗反射镜应尽可能少损耗地反射激光束。低损耗反射镜的反射率因此高达99.99%或更高,主要用于电磁辐射的频率测量和腔环降谱仪中。

因此,制造商必须特别注意涂层系统中的吸收源,如化合物错误或杂质(如Fe,Cr,Cu)。

尽可能使散射光损失也是非常重要的。它们的程度主要由基板和内部界面的微粗糙度以及层的体积散射光决定。

LAYERTEC目前达到以下值(LAYERTEC基板和LAYERTEC溅射涂层的组合):


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


作为标准,低损耗镜的防反射层应用于Ø 6.35mm至Ø 50.8mm的基板几何形状。我们拥有宽带CRD测量站,可以测量不同几何体的反射率(ppm分辨率)。

低损耗反射镜是指反射损耗极低的专用反射镜,反射率高达99.99%或更高。它用于频率测量和腔环降谱仪等需要ji高反射率和极低损耗的应用。由于涂层和基板的吸收、微粗糙度和体积散射会引起损耗,制造低损耗反射镜需要非常严格地控制这些参数。

LAYERTEC可以实现99.99%以上反射率和极低的散射损失,并提供6.35-50.8mm范围的低损耗反射镜。具有宽带的腔环降谱仪可以测试不同几何形状反射镜的ji高反射率。低损耗反射镜用于对反射率有ji高要求的应用,如频率计量和腔环降谱。



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