大功率飛秒激光光學

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更新時間：2023-12-21
產品介紹：大功率飛秒激光光學
飛秒激光光學系統的涂層通常針對特殊的反射率，透射率和GDD光譜進行優化。對于大多數應用而言，此類涂層的激光誘導損傷閾值（LIDT）不太重要。盡管如此，高功率的fs激光器仍在研究之中，并且近年來fs激光器的輸出功率已大大提高。
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組件類別	光學元件	應用領域	醫療衛生,環保,化工,電子/電池,綜合

大功率飛秒激光光學

飛秒激光光學系統的涂層通常針對特殊的反射率，透射率和GDD光譜進行優化。對于大多數應用而言，此類涂層的激光誘導損傷閾值（LIDT）不太重要。盡管如此，高功率的fs激光器仍在研究之中，并且近年來fs激光器的輸出功率已大大提高（參見參考文獻1和其中的參考文獻）。因此，fs激光光學器件的LIDT變得越來越重要。LAYERTEC對fs和ps激光器的光學LIDT進行了詳細研究。如下表所示，我們發現標準光學，寬帶光學和超寬帶光學以及我們的高功率鏡的LIDT值存在很大差異。標準低GDD反射鏡的LIDT值為0.3J / cm2，而負GDD反射鏡，寬帶和超寬帶組件的LIDT約為0.1J / cm2。

我們的研究證明，飛秒激光光學器件的LIDT取決于涂層材料和涂層設計。標準低GDD組件和上述其他光學元件的LIDT值差異是由所使用的不同鍍膜設計導致的。尤其是寬帶和負GDD設計會導致較低的損壞閾值。只有標準的低GDD組件的設計才能達到更高的LIDT值。在所有這些情況下，均選擇具有高折射率對比度的材料以實現大帶寬。使用其他涂層材料可以實現更高的LIDT值。然而，由于這些折射率的對比度較低，因此由這些材料制成的反射鏡僅具有約80nm的帶寬。但是，該帶寬足以滿足低至150fs的脈沖長度的要求。所有大功率設計均針對GDD <20fs2進行了優化。

我們由于不同的材料組合和設計而區分了不同的高功率設計，這些材料組合和設計在制備涂層方面需要不同的努力，并且在機械性能方面也不同，例如層中的應力。這些涂層的光譜帶寬幾乎相同。一個示例如圖1所示。

還發現，LAYERTEC優化的銀鏡的LIDT值高于fs范圍內的標準組件。銀鏡之所以具有優勢，是因為其極寬的零GDD反射帶，在法向入射時的反射率高達98.5％。甚至具有規定透射率0.01％的銀鏡也顯示出比所有介電超寬帶組件更高的損傷閾值。有關銀鏡的更多信息，請參見此處。

1）E.Innerhofer，T.Südmeyer，F.Brunner，R.Häring，A.Aschwanden和R.Paschotta，C.Hönninger和M.Kumkar，U.Keller，“在810fs脈沖中，平均輸出功率為60W 薄盤Yb：YAG激光器”，《光學信函》第28卷，第5期，第367–369頁

*與漢諾威激光Zentrum和耶拿大學Friedrich-Schiller大學合作。大部分工作是在德國聯合項目PRIMUS的框架內完成的，該項目得到了聯邦技術與技術聯合會的支持。

介質大功率鏡

圖1：高功率fs激光鏡HR（0°，800nm）R> 99.9％的反射光譜

飛秒激光光學元件的激光誘導損傷閾值概述

Coating	reflectance at 800 nm	LIDT [J/cm2] *
Coating	reflectance at 800 nm	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**