高反射率镀膜

2020-07-21

技术文章

高反射率镀膜

高反射率 (HR) 镀膜用于在反射激光和其他光源时减少损失。反射过程中的吸收和散射会导致通量降低和潜在的激光诱导损伤。HR 镀膜广泛应用于激光光学领域，如折叠激光光束路径和激光腔镜等。

金属膜反射镜适用于很多应用，但激光应用往往需要比标准金属镀膜更高的反射率。因此，激光镜常用多层介电质 HR 镀膜代替金属镀膜，因为它们具有较高的反射率。金属表面反射光线，因为松散附着的电子可以自由地随入射光波振动，没有太多阻抗或阻碍，但所有金属都会吸收入射光。这使得金属膜与高功率激光一起使用时容易损坏。¹

在菲涅尔反射过程中，介电质 HR 镀膜反射的光基于相长干涉，与 AR镀膜相反，它们利用相长干涉菲涅尔反射，而不是利用相消干涉使反射率较小（图 1）。相长干涉是由高折射率和低折射率材料的交替层引起的，这些材料的厚度经过特别选择，旨在很大程度地提高给定波长范围内的反射率。在 λ/4 介质镜（也称为布拉格镜子）中，每一层的厚度对应于设计波长的四分之一。层的厚度取决于材料中的波长，而不是真空波长。²

图 1: 介质 HR 镀膜利用菲涅耳反射的建设性干涉来达到比金属反射器更高的反射率

介电镀膜还优化了金属镜面的表面处理，提高了金属镀膜的耐久性，并且提高了金属镀膜在特定光谱区域的反射率。金属镀膜如果没有保护镀膜，非常脆弱，在处理和清洗过程中需要格外小心。除了干净、干燥的空气外，不应使用任何东西接触或清洗不受保护的金属镀膜表面。异丙醇或丙酮可用于清洁带介质镀膜的金属镜。表 1 显示爱特蒙特光学标准金属膜选项列表，表 2 显示爱特蒙特光学的标准介质 HR 激光器镀膜列表。

表 1: 爱特蒙特光学标准金属膜的反射率规格

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: 爱特蒙特光学标准介质 HR 激光镀膜的反射率规格和保证激光诱导损伤阈值。对于其他激光波长，可根据需要定制镀膜设计

参考文献

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