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大功率飛秒激光光學

大功率飛秒激光光學

  • 產品型號:
  • 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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產品介紹

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/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]
*

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)

 

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