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激光反射鏡的選型和常規(guī)指標介紹

來源:聯(lián)合光科技(北京)有限公司   2025年02月28日 16:50  
激光反射鏡的簡介

高能激光技術(shù)經(jīng)歷了60年的飛速發(fā)展,激光系統(tǒng)中的反射鏡也承受著越來越高的功率密度,,傳統(tǒng)的反射鏡基片材料,、表面鍍膜層和表面質(zhì)量標準等已不能適應高能激光系統(tǒng)的需要。激光輻射對反射鏡(及其他光學元件)的損傷主要有三種形式:一是因光吸收導致的熱效應,;二是短脈沖激光輻射造成的介質(zhì)擊穿,;三是超短脈沖材料激光下,因高的峰值功率而直接導致物質(zhì)化學鍵破壞,。因此,,反射鏡在傳輸高能激光束時,由于激光輻射作用及反射鏡材料的熱膨脹,、局部熱應力以及反射鏡固定時的機械應力等原因,,會使反射鏡面發(fā)生形變,影響光束的傳輸質(zhì)量,。

激光反射鏡是激光系統(tǒng)中的主要光學元件,,包含單點波長激光反射鏡、寬帶激光反射鏡,,在激光光學系統(tǒng)中起到反射光線,、折轉(zhuǎn)光路等作用,。廣泛的應用在激光打標、激光焊接,、激光微加工,、非線性光學和各種以激光為光源的教育科研相關(guān)領(lǐng)域等。激光反射鏡的好壞直接影響著激光系統(tǒng)的性能,。

激光反射鏡技術(shù)指標

在高能激光系統(tǒng)中,,制約著反射鏡性能的因素已不單單是反射率,還包括了激光損傷閾值,、表面質(zhì)量等,。選擇激光反射鏡時,,最重要也是最難選擇的是激光損傷閾值,。

激光損傷閾值
激光損傷閾值是衡量一個光學元件承受光輻射能力的參數(shù),表示可以承受的最大光功率密度(連續(xù)光源)或最大能量密度(脈沖光源),,單位分別是W/cm2J/cm2,。如下圖,是聯(lián)合光科的Zerodur激光線介質(zhì)反射鏡系列產(chǎn)品的激光損傷閾值及其他部分參數(shù),。

激光反射鏡的選型和常規(guī)指標介紹
圖2 Zerodur激光線介質(zhì)反射鏡參數(shù)

連續(xù)激光對光學元件的損傷,,主要是由光吸收形成的熱效應造成的,損傷閾值由最高可承受的激光功率密度表示,。
激光反射鏡的選型和常規(guī)指標介紹
,,單位是W/cm2,如,,一個功率為100W的連續(xù)激光,,光斑直徑為5mm,則
激光反射鏡的選型和常規(guī)指標介紹

這樣求得的是整個光斑上功率密度的平均值,。

脈沖激光對元件的損傷閾值,,通常由最大可承受的脈沖能量密度來表示,
激光反射鏡的選型和常規(guī)指標介紹
,,單位是J/cm2,,如,一個單位脈沖能量為0.5J的脈沖激光,,脈寬為20ns,,光斑直徑為5mm,則
激光反射鏡的選型和常規(guī)指標介紹
,,同樣這也是一個平均值,。

對于脈沖寬度為皮秒(ps)和飛秒(fs)的超快激光,由于在激光脈沖內(nèi)有高的峰值功率和電場強度,,其損傷閾值通常無法從納秒脈沖的損傷閾值中計算得到,,且損傷機制和脈沖寬度有很大關(guān)系,,不易表征。

判斷激光反射鏡的激光損傷閾值是否滿足要求時,,有幾點需要注意:

1. 對于連續(xù)激光,,對于連續(xù)激光,為了保險起見,,通常在計算得到的激光功率密度上乘2,,來表示高斯光束中心區(qū)域的功率密度。

2. 對于連續(xù)激光,,光學元件的激光損傷閾值隨波長成比例關(guān)系,,例如,在532nm處的損傷閾值大約是1064nm處閾值的一半,。

3. 對于脈沖激光光束,,常有一些較高功率的熱點,為了保證反射鏡不被損壞,,建議在計算得到的能量或功率密度乘上2或3倍的安全系數(shù),。

4. 對于脈沖寬度在微秒(μs)和納秒(ns)之間的脈沖激光,損傷閾值和脈沖的時域?qū)挾鹊钠椒礁杀壤P(guān)系,。例如,,一個光學元件在1μs脈沖下的損傷閾值,是其在10ns脈沖下?lián)p傷閾值的10倍,。

5. 若激光脈沖寬度在毫秒(ms)和連續(xù)激光之間,,則要同時滿足激光反射鏡的連續(xù)和脈沖激光損傷閾值。


表面面型

表面面型偏差指的是光學元件表面與理想標準面的偏差量,,由光圈或表面平整度來表示,。聯(lián)合光科提供的激光反射鏡標準品有兩種面型精度,分別是λ/[email protected]λ/[email protected],,對于平面反射鏡來說,,數(shù)值越小表示表面越平整。

表面光潔度
表面光潔度,,表示光學表面的劃痕和麻點,,越小的值表示劃痕和麻點的尺寸越小。對于激光系統(tǒng),,光學元件的高表面光潔度尤為重要,,可以有效降低光的散射。聯(lián)合光科提供的激光反射鏡具有高表面光潔度,,一般優(yōu)于20-10,,甚至在10-5范圍內(nèi)。

激光反射鏡應用和選型

激光反射鏡被應用于非常廣泛的領(lǐng)域,,包括:激光器,、激光設備,、醫(yī)療儀器、光通訊等,。聯(lián)合光科可提供多種應用于不同工作場景的激光反射鏡,,包括:

工作波長:355nm532nm,、1064nm,、266-20000nm

入射角:,、45°,、0-15°0-45°,;

表面面型:λ/[email protected],、λ/[email protected]

反射率:具有多種不同高反射率大小的激光反射鏡,,通常反射率>99%,;

損傷閾值:不同激光類型有多種不同高損傷閾值的產(chǎn)品,,如,,500W/cm2for CW laser5J/cm2for 10nsec pulses等,;

反射鏡基底材料:根據(jù)應用的波長不同,、功率不同、環(huán)境不同等因素,,可以選擇不同的反射鏡基底,,包括,熔融石英,、紫外級熔融石英(UV Fused Silica),、微晶玻璃(Zerodur)、硼硅玻璃(Borofloat® 33)等,;

尺寸大?。?/strong>直徑為12.7mm25.4mm,、50.8mm12.5mm,、25mm50mm等各種尺寸反射鏡,;


選擇激光反射鏡時,,以上基底材料、反射率,、面型,、損傷閾值,、相應工作環(huán)境等都是需要考慮的因素。


聯(lián)合光科可以提供激光反射鏡標準品如下:詳細請點擊鏈接——激光反射鏡


表2 聯(lián)合光科可提供激光反射鏡標準品及應用領(lǐng)域
激光反射鏡的選型和常規(guī)指標介紹




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