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Layertec 飞秒激光光学元件

简要描述:Layertec 飞秒激光光学元件
飞秒激光光学系统的涂层通常针对特殊的反射率,透射率和GDD光谱进行优化。对于大多数应用而言,此类涂层的激光诱导损伤阈值(LIDT)不太重要。

  • 产品品牌:Layertec
  • 厂商性质:代理商
  • 更新时间:2021-05-07
  • 访  问  量:28

详细介绍

品牌其他品牌价格区间面议
组件类别光学元件应用领域医疗卫生,环保,化工,电子,综合

Layertec 飞秒激光光学元件

大功率飞秒激光光学

飞秒激光光学系统的涂层通常针对特殊的反射率,透射率和GDD光谱进行优化。对于大多数应用而言,此类涂层的激光诱导损伤阈值(LIDT)不太重要。尽管如此,高功率的fs激光器仍在研究之中,并且近年来fs激光器的输出功率已大大提高(参见参考文献1和其中的参考文献)。因此,fs激光光学器件的LIDT变得越来越重要。LAYERTEC对fs和ps激光器的光学LIDT进行了详细研究。如下表所示,我们发现标准光学,宽带光学和超宽带光学以及我们的高功率镜的LIDT值存在很大差异。标准低GDD反射镜的LIDT值为0.3J / cm2,而负GDD反射镜,宽带和超宽带组件的LIDT约为0.1J / cm2。

我们的研究证明,飞秒激光光学器件的LIDT取决于涂层材料和涂层设计。标准低GDD组件和上述其他光学元件的LIDT值差异是由所使用的不同镀膜设计导致的。尤其是宽带和负GDD设计会导致较低的损坏阈值。只有标准的低GDD组件的设计才能达到更高的LIDT值。在所有这些情况下,均选择具有高折射率对比度的材料以实现大带宽。使用其他涂层材料可以实现更高的LIDT值。然而,由于这些折射率的对比度较低,因此由这些材料制成的反射镜仅具有约80nm的带宽。但是,该带宽足以满足低至150fs的脉冲长度的要求。所有大功率设计均针对GDD <20fs2进行了优化。

我们由于不同的材料组合和设计而区分了不同的高功率设计,这些材料组合和设计在制备涂层方面需要不同的努力,并且在机械性能方面也不同,例如层中的应力。这些涂层的光谱带宽几乎相同。一个示例如图1所示。

还发现,LAYERTEC优化的银镜的LIDT值高于fs范围内的标准组件。银镜之所以具有优势,是因为其极宽的零GDD反射带,在法向入射时的反射率高达98.5%。甚至具有规定透射率0.01%的银镜也显示出比所有介电超宽带组件更高的损伤阈值。有关银镜的更多信息,请参见此处。

1)E.Innerhofer,T.Südmeyer,F.Brunner,R.Häring,A.Aschwanden和R.Paschotta,C.Hönninger和M.Kumkar,U.Keller,“在810fs脉冲中,平均输出功率为60W 薄盘Yb:YAG激光器”,《光学信函》第28卷,第5期,第367–369页

*与汉诺威激光Zentrum和耶拿大学Friedrich-Schiller大学合作。大部分工作是在德国联合项目PRIMUS的框架内完成的,该项目得到了联邦技术与技术联合会的支持。

 

介质大功率镜


图1:高功率fs激光镜HR(0°,800nm)R> 99.9%的反射光谱

飞秒激光光学元件的激光诱导损伤阈值概述

Coating

reflectance

at 800 nm

LIDT [J/cm2]
*

50 fs

150 fs

1 ps

     

Bare gold

97.5 %

0.33

0.33

 

Fs-protected silver

98.5 %

0.38

0.38

 

Enhanced silver (800 nm)

99.7 %

 

0.37

 

Enhanced silver (600 – 1200 nm)

98.5 %

 

0.24

 

partially transparent silver (T(800 nm) = 0.01%)

98.5 %

 

0.22

 

Negative dispersion mirrors

> 99.9 %

 

 0.10

 

Broadband low GDD mirrors

> 99.9 %

 

 0.10

 

Standard low GDD mirrors

> 99.9 %

 

0.30

0.55

High power mirror type A

> 99.9 %

0.35

0.44

0.65

High power mirror type B

> 99.8 %

 

0.75

1.04

Single wavelength AR coating

< 0.2 %

  

1.20**

Broadband AR coating

< 0.5 %

  

1.20**

*测量条件:30000个脉冲,重复率1kHz,λ= 800nm; 测量是根据ISO 11254在Laser Zentrum Hannover和Friedrich-Schiller-UniversitätJena进行的

**自聚焦效果可能会在增透膜稳定的同时破坏基材

 

金属大功率镜



图2:裸金和经fs优化的银的反射光谱(针对800nm处的高反射率进行了优化)

 

大功率飞秒激光镜的GDD



图3:标准和大功率介电镜以及受fs保护的银镜的群时延色散(GDD)

 

低损耗光学元件的反射率和透射率的测定

低损耗光学组件的反射率值R> 99%和透射率值T> 99%可以通过腔衰荡时间测量非常精确地测量。与在光谱仪中进行测量相比,该方法具有三个主要优点:

Ø适用于非常高的反射率和透射率

Ø无法获得比实际值高的测量值

Ø它具有很高的准确性


Basic CRD Measurement Setup

基本CRD测量设置



Layertec随附各种腔衰荡系统,通过这些系统可以稳定地控制光学组件的质量。 有关更多详细信息,请参阅我们的目录内容“低损耗光学器件和腔衰荡时间测量简介”。

您可以在此处下载我们的目录。

相位优化的fs-Laser宽带镜-CRD测量示例



低损耗镜 - CRD测量示例


 


转向镜 - 宽带CRD测量示例



薄膜偏振片- CRD测量示例




 

超宽带飞秒激光光学器件(带宽〜1个八度音程)

此处显示的涂层是针对一个八度的波长(440 – 880 nm或550 – 1100 nm)计算的。对于中间波长范围,类似的涂层也是可能的。

根据客户要求,输出耦合器和分束器的中心波长,带宽,GDD和反射率

光谱公差为中心波长的1%

LIDT ∼ 0.1 J/cm2

内部设计计算和GDD测量功能

 

负色散激光镜对

1:超宽带负色散激光镜对的反射率(a)和GDDb)光谱

AYERTEC设计的反射镜对显示出非常平滑的平均GDD频谱,尽管单个宽带反射镜表现出强烈的GDD振荡。

色散泵镜对

2:超宽带负色散泵浦反射镜对的反射率(a)和GDDb)光谱

超宽带负色散转向镜对

3:超宽带转向镜对p偏振光的反射率(a)和GDDb)光谱

超宽带输出耦合器

4R = 85±3%的超宽带输出耦合器的反射率(a)和GDDb)光谱

超宽带分束器

5Rp = 50±4%的p偏振光的超宽带分束器的反射率(a)和GDDb)光谱

 

标准件


图1:248nm转向镜(AOI = 45°)对随机偏振光的反射和透射光谱

Ø氧化物涂层具有较高的机械稳定性和较低的杂散光损耗

Ø激光镜(在248nm处为> 99%,在308nm和351nm处R> 99.5%)

Ø高品质的镜面基板,熔融石英窗口片和镜片

ØPR涂层的公差为

ر 2% for R = 10 ... 30%

ر 3% for R = 30 ... 75%

ر 2% for R = 75 ... 90% and

ر 1% for R > 90%

Ø开发和生产客户特定的组件


图2:可变衰减器在不同AOI下308nm处的透射光谱(a)和在308nm下AOI的透射率与AOI的透射率光谱图(b); 透射率从AOI = 0°时的T> 85%变化到AOI = 45°时的T = 2±1%(非偏振光)

耐氟腔光学元件


图3:氟化KrF激光镜的反射光谱(a)和R = 50±3%的输出耦合器(b)

Ø氟化物涂层和CaF2基材对氟和氯具有高稳定性

Ø激光镜(在248nm和308nm时R> 98%,在351nm时R> 96%)

ØCaF2的高品质镜面基板,窗户和镜片(肖特公司248nm受激准分子级或紫外线品质)

ØPR涂层的公差为:

ر 2% for R = 10 ... 30%

ر 3% for R = 30 ... 75% and

ر 2% for R=75 ... >90%

KrF,XeCl和XeF激光组件的技术参数

Coating

Materials

Reflectance

Damage threshold*

Lifetime test

HR (0°, 248nm)

oxides

> 99%

10 J/cm2, 1 - on - 1,20ns 5 J/cm2, 1000 - on - 1

 

HR (45°, 248nm)

oxides

> 99% (random pol.)

10 J/cm2, 1 - on - 1,20ns

 

HR (0°, 248nm)

fluorides

R > 98%

 

2x108 pulses**

PR (0°, 248nm)

fluorides

R = 50 ± 3%

 

2x108 pulses**

PR (0°, 248nm)

fluorides

R < 0.25%

 

2x108 pulses**

HR (0°, 308nm)

fluorides

R > 98%

 

2x108 pulses***

HR (0°, 351nm)

fluorides

R > 96%

 

2x108 pulses***

PR (0°, 351nm)

fluorides

R = 25 ± 3%

 

2x108 pulses***

*在Laser LaborGöttingen和Friedrich-SchillerUniversitätJena进行了测量

**能量密度:100mJ / cm 2, 速率:100Hz,脉冲持续时间:15ns; 在慕尼黑的COHERENT AG进行测试

***能量密度:55 mJ / cm2, 速率:100Hz,脉冲持续时间:15ns; 在慕尼黑的COHERENT AG进行测试

标准飞秒激光光学元件(带宽约120 nm)

Ø此处显示的涂层在600 nm至1000 nm的波长范围内的带宽为120 – 150 nm。

Ø镜子反射率非常高(R> 99.9 ... 99.97%)

Ø光谱公差为中心波长的1%

Ø根据涂层设计,LIDT = 0.1 ... 0.3 J / cm2

Ø内部设计计算和GDD测量功能

Ø根据客户要求定制中心波长,GDD和TOD

飞秒激光标准反射镜


图1:标准低色散飞秒激光镜的反射率(a)和GDD(b)光谱


图2:标准低色散车镜的反射率(a)和GDD(b)光谱


图3:标准低色散泵激光镜的反射率(a)和GDD(b)光谱

负色散镜


图4:GDD = -40±10fs2的标准负色散反射镜的反射率(a)和GDD(b)光谱

输出耦合器和光束分离器


图5:几个标准输出耦合器的反射率(a)和GDD(b)光谱(GDD光谱是针对R = 98%计算得出的,但在所有反射率上都是相似的)


图6:几个标准分束器的AOI = 45°和p偏振光的反射率(a)和GDD(b)光谱(计算出的GDD光谱的R = 50%,但在所有反射率下都相似)

Ø还提供用于s的光束分离器-偏振光

Ø输出耦合器和分束器的反射率和透射率可根据客户要求进行调整

Ø公差:

ØR =10 … 70 % ± 2.5 %

ØR = 70 … 90 % ± 1.5 %

ØR = 90 … 95 % ± 0.75 %

ØR = 95 … 98 % ± 0.5 %

ØR > 98% ± 0.25 %

Ø标准增透膜:

ØAOI = 0°: R < 0.2 %

ØAOI = 45°, s - pol: R s < 0.5 %;
p - pol: rear side uncoated, Rp < 0.6 %

Layertec 飞秒激光光学元件

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