高反射率鍍膜

2020-07-21

技術文章

高反射率鍍膜

高反射率 (HR) 鍍膜用于在反射激光和其他光源時減少損失。反射過程中的吸收和散射會導致通量降低和潛在的激光誘導損傷。HR 鍍膜廣泛應用于激光光學領域，如折疊激光光束路徑和激光腔鏡等。

金屬膜反射鏡適用于很多應用，但激光應用往往需要比標準金屬鍍膜更高的反射率。因此，激光鏡常用多層介電質 HR 鍍膜代替金屬鍍膜，因為它們具有較高的反射率。金屬表面反射光線，因為松散附著的電子可以自由地隨入射光波振動，沒有太多阻抗或阻礙，但所有金屬都會吸收入射光。這使得金屬膜與高功率激光一起使用時容易損壞。¹

在菲涅爾反射過程中，介電質 HR 鍍膜反射的光基于相長干涉，與 AR鍍膜相反，它們利用相長干涉菲涅爾反射，而不是利用相消干涉使反射率較小（圖 1）。相長干涉是由高折射率和低折射率材料的交替層引起的，這些材料的厚度經過特別選擇，旨在很大程度地提高給定波長范圍內的反射率。在 λ/4 介質鏡（也稱為布拉格鏡子）中，每一層的厚度對應于設計波長的四分之一。層的厚度取決于材料中的波長，而不是真空波長。²

圖 1: 介質 HR 鍍膜利用菲涅耳反射的建設性干涉來達到比金屬反射器更高的反射率

介電鍍膜還優化了金屬鏡面的表面處理，提高了金屬鍍膜的耐久性，并且提高了金屬鍍膜在特定光譜區域的反射率。金屬鍍膜如果沒有保護鍍膜，非常脆弱，在處理和清洗過程中需要格外小心。除了干凈、干燥的空氣外，不應使用任何東西接觸或清洗不受保護的金屬鍍膜表面。異丙醇或丙酮可用于清潔帶介質鍍膜的金屬鏡。表 1 顯示愛特蒙特光學標準金屬膜選項列表，表 2 顯示愛特蒙特光學的標準介質 HR 激光器鍍膜列表。

表 1: 愛特蒙特光學標準金屬膜的反射率規格

Standard HR Laser Coatings
DWL	Reflectivity Specifications	LIDT, Pulsed (J/cm²)	LIDT, CW (MW/cm²)
266nm	R_abs >99.5% @ DWL, R_avg >99.5% 263 - 268nm	2.5, 20ns @20Hz	1
343nm	R_abs >99.8% @ DWL, R_avg >99.5% 339 - 346nm	6, 20ns @20Hz	1
355nm	R_abs >99.8% @ DWL, R_avg >99.5% 351 - 358nm	6, 20ns @20Hz	1
515nm	R_abs >99.8% @ DWL, R_avg >99.5% 509 - 520nm	15, 20ns @20Hz	1
532nm	R_abs >99.8% @ DWL, R_avg >99.5% 523 - 537nm	15, 20ns @20Hz	1
1030nm	R_abs >99.8% @ DWL, R_avg >99.5% 1020 - 1040nm	20, 20ns, @20Hz	1
1064nm	R_abs >99.8% @ DWL, R_avg >99.5% - 1074nm	20, 20ns @20Hz	1

表 2: 愛特蒙特光學標準介質 HR 激光鍍膜的反射率規格和保證激光誘導損傷閾值。對于其他激光波長，可根據需要定制鍍膜設計

參考文獻

Field, Ella S., et al. “Repair of a Mirror Coating on a Large Optic for High Laser-Damage Applications Using Ion Milling and over-Coating Methods.” Laser-Induced Damage in Optical Materials: 2014, July 2016, doi:10.1117/12.2067920.
Paschotta, Rüdiger. Encyclopedia of Laser Physics and Technology, RP Photonics, October 2017, www.rp-photonics。。ｃｏｍ/encyclopedia.html