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大功率飞秒激光光学

大功率飞秒激光光学

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  • 更新时间:2023-12-21
  • 产品介绍: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。
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产品介绍

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

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)

 

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