OPTICS应用案例系列
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22+86 (0755) 2967 5435 • 爱特蒙特光学 (深圳) 有限公司高功率光学镀膜的复杂情况测试高功率光学镀膜测试设备能提供多种测试,这些测试可以确定特定光学镀膜的质量(从表面粗糙度与光学密度到环境照射量)。为便于讨论,此处仅讨论对激光损伤耐受力进行测试的两种方法:损伤阈值测试和耐受力认证.• 损伤阈值测试(又称直到出现故障的测试)- 光学镀膜的测试方式是使用 激光 照射表面,逐渐增大输出功率,直到观察到损伤为止。如需镀膜故障的一些实际影像,请参阅图 1a - 1d.• 耐受力认证 - 根据预先确定的规格或规格组合对光学镀膜进行测试。可能的测试参数包括脉冲重复频率、脉冲持续时间、脉冲数量、辐照度和/或光束参数。光学镀膜只有在符合或优于客户或制造商制定的需求时,才视为通过检测.镀膜故障因素在测试高功率光学镀膜时,镀膜技术人员会对改变一些测试参数产生的影响进行仔细监控。因此,在尝试防止产生激光损伤时,这些参数对于光学设计师而言非常重要。许多参数会对光学镀膜的激光损伤阈值(LIDT) 产生影响,以下特性展示了其中一些参数:• 脉冲特性: · 持续时间 - 各激光脉冲长度(通常为纳秒级)的衡量指标。 对于非矩形脉冲,此衡量指标并不简单,其定义是在达到最高 强度一半时的脉冲完整宽度 (FWHM)。在时序脉冲的持续时间上 升时,LIDT 值会以指数形式降低. · 形状 - 激光脉冲的时序形状(即矩形、三角形、高斯曲线形 等)。研究已经指出不同形状将影响光学损伤。例如,矩形脉 冲产生的镀膜损伤大约是以 FWHM 相同的高斯曲线光束照射时 产生损伤的 80%.• 光束特性: · 工作模式 - 横向电磁 (TEM) 波模式。与单模激光相比,多模激 光的 LIDT 值低得多. · 波长 - 激光光源的波长。LIDT 值随着波长降低而降低. 强度分布 - 能量强度在光束宽度上的分布(对于多数测试激光 而言,高斯曲线是典型,因为它在行业中最常用). · 入射角 - 光束偏离表面法线的角度。入射角增大时,由于反射 增大,因此 LIDT 值将增大. · 光斑大小 - 光束在镀膜表面上的大小。此衡量指标所用的指 定依据是光束在 1/e² 强度处的完整宽度,其中 e 是最大强度 值。LIDT 值随着光斑大小的降低而降低.光学设计师应特别注意光学镀膜以及预计光源照射的特性,这一点非常重要。虽然对于多数低功率的商业产品通常不会产生问题,但是光学元件、成像与光电行业中所用的高功率激光可能会因吸收区域或等离子体烧毁而导致镀膜故障。光学设计师和制造商可以仔细选择适当的镀膜材料、保持镀膜环境清洁,并根据指定的能量阈值规格对光学元件进行测试,从而采取步骤避免此类故障.参考1. Berman, Joann, and David B. Valentine. "Fabrication and Testing of Laser Optics: An Overview." SPIE Proceedings Vol. 607: Optical Component Specifications for Laser-Based Systems and Other Modern Optical Systems, July 14, 1986, 46-55.2. Blackman, Greg. "The Key to Coatings." ElectroOptics.com. December/January 2009/2010. Accessed April 26, 2011. http://www.electrooptics.com/features/feature.php?feature_id=132.3. Carr, C. W., J. B. Trenholme, and M. L. Spaeth. "Effect of Temporal Pulse Shape on Optical Damage." Applied Physics Letters 90, no. 4 (January 25, 2007).4. Czajkowski, Amber. "Design and Development of Non-Polarizing Beam Splitters to Promote Efficient Manufacturing." Thesis, University of Arizona, 2009.5. Czajkowski, Amber. "Optical Coating Technology and Applications: Past and Present to Future." Photonik International, January 2010, 10-13.6. Guenther, K. H., T. W. Humphreys, J. Balmer, J. R. Bettis, E. Casparis, J. Ebert, M. Eichner, A. H. Guenther, E. Kiesel, R. Kuehnel, D. Milam, W. Ryseck, S. C. Seitel, A. F. Stewart, H. Weber, G. R. Wirtenson, and R. M. Wood. "1.06-um Laser Damage of Thin Film Optical Coatings: A Round-robin Experiment Involving Various Pulse Lengths and Beam Diameters."Selected Papers on Characterization of Optical Coatings MS63 (November 1, 1992): 405-14.7. Kozlowski, M. R., C. R. Wolfe, M. C. Staggs, and J. H. Campbell. "Large Area Laser Conditioning of Dielectric Thin Film Mirrors." SPIE Proceedings Vol. 1438: Laser-Induced Damage in Optical Materials: 1989, November 1, 1990, 376-92.8. Macmillan, Iain. "Creating High-Power Optical Coatings Is Complex." Laser Focus World. May 1, 2002. Accessed April 23, 2011. http://www.laserfocusworld.com/articles/print/volume-38/issue-5/features/optical-coatings/creating-high-power-optical-coatings-is-complex.html.9. Macmillan, Iain, and Martin Weinacht. "Creating Complex Coatings." Optik & Photonik 5, no. 2 (February 4, 2011): 50-52.10. Manenkov, Alexander A., and Vladimir S. Nechitailo. "Physics of Multishot Laser Damage to Optical Materials." SPIE Proceedings Vol. 1441: Laser-Induced Damage in Optical Materials, June 1, 1991, 392-405.

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