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          Layertec 飛秒激光光學元件

          簡要描述:Layertec 飛秒激光光學元件
          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。

          • 產品品牌:Layertec
          • 廠商性質:代理商
          • 更新時間:2021-05-07
          • 訪  問  量:93

          詳細介紹

          品牌其他品牌價格區間面議
          組件類別光學元件應用領域醫療衛生,環保,化工,電子,綜合

          Layertec 飛秒激光光學元件

          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]
          *

          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**

          *測量條件:30000個脈沖,重復率1kHz,λ= 800nm; 測量是根據ISO 11254在Laser Zentrum Hannover和Friedrich-Schiller-UniversitätJena進行的

          **自聚焦效果可能會在增透膜穩定的同時破壞基材

           

          金屬大功率鏡



          圖2:裸金和經fs優化的銀的反射光譜(針對800nm處的高反射率進行了優化)

           

          大功率飛秒激光鏡的GDD



          圖3:標準和大功率介電鏡以及受fs保護的銀鏡的群時延色散(GDD)

           

          低損耗光學元件的反射率和透射率的測定

          低損耗光學組件的反射率值R> 99%和透射率值T> 99%可以通過腔衰蕩時間測量非常精確地測量。與在光譜儀中進行測量相比,該方法具有三個主要優點:

          Ø適用于非常高的反射率和透射率

          Ø無法獲得比實際值高的測量值

          Ø它具有很高的準確性


          Basic CRD Measurement Setup

          基本CRD測量設置



          Layertec隨附各種腔衰蕩系統,通過這些系統可以穩定地控制光學組件的質量。 有關更多詳細信息,請參閱我們的目錄內容“低損耗光學器件和腔衰蕩時間測量簡介”。

          您可以在此處下載我們的目錄。

          相位優化的fs-Laser寬帶鏡-CRD測量示例



          低損耗鏡 - CRD測量示例


           


          轉向鏡 - 寬帶CRD測量示例



          薄膜偏振片- CRD測量示例




           

          超寬帶飛秒激光光學器件(帶寬?1個八度音程)

          此處顯示的涂層是針對一個八度的波長(440 – 880 nm或550 – 1100 nm)計算的。對于中間波長范圍,類似的涂層也是可能的。

          根據客戶要求,輸出耦合器和分束器的中心波長,帶寬,GDD和反射率

          光譜公差為中心波長的1%

          LIDT ∼ 0.1 J/cm2

          內部設計計算和GDD測量功能

           

          負色散激光鏡對

          1:超寬帶負色散激光鏡對的反射率(a)和GDDb)光譜

          AYERTEC設計的反射鏡對顯示出非常平滑的平均GDD頻譜,盡管單個寬帶反射鏡表現出強烈的GDD振蕩。

          色散泵鏡對

          2:超寬帶負色散泵浦反射鏡對的反射率(a)和GDDb)光譜

          超寬帶負色散轉向鏡對

          3:超寬帶轉向鏡對p偏振光的反射率(a)和GDDb)光譜

          超寬帶輸出耦合器

          4R = 85±3%的超寬帶輸出耦合器的反射率(a)和GDDb)光譜

          超寬帶分束器

          5Rp = 50±4%的p偏振光的超寬帶分束器的反射率(a)和GDDb)光譜

           

          標準件


          圖1:248nm轉向鏡(AOI = 45°)對隨機偏振光的反射和透射光譜

          Ø氧化物涂層具有較高的機械穩定性和較低的雜散光損耗

          Ø激光鏡(在248nm處為> 99%,在308nm和351nm處R> 99.5%)

          Ø高品質的鏡面基板,熔融石英窗口片和鏡片

          ØPR涂層的公差為

          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開發和生產客戶特定的組件


          圖2:可變衰減器在不同AOI下308nm處的透射光譜(a)和在308nm下AOI的透射率與AOI的透射率光譜圖(b); 透射率從AOI = 0°時的T> 85%變化到AOI = 45°時的T = 2±1%(非偏振光)

          耐氟腔光學元件


          圖3:氟化KrF激光鏡的反射光譜(a)和R = 50±3%的輸出耦合器(b)

          Ø氟化物涂層和CaF2基材對氟和氯具有高穩定性

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

          ØCaF2的高品質鏡面基板,窗戶和鏡片(肖特公司248nm受激準分子級或紫外線品質)

          ØPR涂層的公差為:

          ر 2% for R = 10 ... 30%

          ر 3% for R = 30 ... 75% and

          ر 2% for R=75 ... >90%

          KrF,XeCl和XeF激光組件的技術參數

          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進行了測量

          **能量密度:100mJ / cm 2, 速率:100Hz,脈沖持續時間:15ns; 在慕尼黑的COHERENT AG進行測試

          ***能量密度:55 mJ / cm2, 速率:100Hz,脈沖持續時間:15ns; 在慕尼黑的COHERENT AG進行測試

          標準飛秒激光光學元件(帶寬約120 nm)

          Ø此處顯示的涂層在600 nm至1000 nm的波長范圍內的帶寬為120 – 150 nm。

          Ø鏡子反射率非常高(R> 99.9 ... 99.97%)

          Ø光譜公差為中心波長的1%

          Ø根據涂層設計,LIDT = 0.1 ... 0.3 J / cm2

          Ø內部設計計算和GDD測量功能

          Ø根據客戶要求定制中心波長,GDD和TOD

          飛秒激光標準反射鏡


          圖1:標準低色散飛秒激光鏡的反射率(a)和GDD(b)光譜


          圖2:標準低色散車鏡的反射率(a)和GDD(b)光譜


          圖3:標準低色散泵激光鏡的反射率(a)和GDD(b)光譜

          負色散鏡


          圖4:GDD = -40±10fs2的標準負色散反射鏡的反射率(a)和GDD(b)光譜

          輸出耦合器和光束分離器


          圖5:幾個標準輸出耦合器的反射率(a)和GDD(b)光譜(GDD光譜是針對R = 98%計算得出的,但在所有反射率上都是相似的)


          圖6:幾個標準分束器的AOI = 45°和p偏振光的反射率(a)和GDD(b)光譜(計算出的GDD光譜的R = 50%,但在所有反射率下都相似)

          Ø還提供用于s的光束分離器-偏振光

          Ø輸出耦合器和分束器的反射率和透射率可根據客戶要求進行調整

          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標準增透膜:

          ØAOI = 0°: R < 0.2 %

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

          Layertec 飛秒激光光學元件

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