I. Substraten voor optische lenzen: kwantitatieve selectie van belangrijke prestatieparameters

De coatingprestaties zijn onlosmakelijk verbonden met de eigenschappen van het substraat.De technische eigenschappen zijn ook de basis voor de vraag of het gehele onderdeel hoge belastingen kan weerstaan.De selectie van een substraat vereist een kwantitatieve beschouwing van de volgende kernparameters:

• Optische eigenschappen:De refractie-index en de absorptiecoëfficiënt zijn de uitgangspunten voor het ontwerpen van de coatingstapel en het evalueren van de thermische belasting.10−3 cm−1) kan aanzienlijke thermische effecten veroorzaken bij hoog vermogen.

• - Ik weet het niet.Thermodynamische eigenschappen: De thermische geleidbaarheid bepaalt de hitteafvoer en de coëfficiënt van thermische uitbreiding (CTE) beïnvloedt de grootte van de thermische spanning.Een primaire oorzaak van de storing is een mismatch tussen de CTE van het substraat en de coatinglaag..

• - Ik weet het niet.Mechanische eigenschappen:De hardheid en de elastische modulus beïnvloeden de bewerkingsmoeilijkheden en de duurzaamheid in het milieu.

Kwartsglas

- Ik weet het niet.De volgende materialen zijn gebruikelijk voor hoogvermogenlasersubstraten:

• Gesmolten Silica:De meest gebruikte, uitstekende prestaties van UV tot NIR, zeer lage CTE, goede thermische stabiliteit.

ZMSH Gesmolten kwartswafels

• - Ik weet het niet.Borosilicaatglas (bv. BK7):Lagere kosten, vaak gebruikt in scenario's met een midden tot laag vermogen, maar een slechtere thermische geleidbaarheid en een hogere CTE.

- Ik weet het niet.

ZMSH Hoog borosilicaat glasplaten

• Kristallijn materiaal:Zoals silicium (Si), germanium (Ge) (voor midden tot verre IR), saffier (extreem hoge hardheid voor extreme omgevingen), CaF2/MgF2 (voor diepe UV).

• Berekening van de thermische lens:Voor een 100 W continu-golf laser, the thermal distortion generated in a BK7 substrate with an absorption coefficient of 1×10⁻³ cm⁻¹ can be several times greater than in a fused silica substrate with an absorption coefficient of 5×10⁻⁴ cm⁻¹.

• - Ik weet het niet.Thermische stressanalyse:Het verschil in CTE beïnvloedt rechtstreeks de thermische spanning op de coating-substraat-interface.

II. Kwantitatieve indicatoren voor de coatingbehoeften

1Laser-geïnduceerde schade drempel (LIDT):

• Meetsysteem:Volgt de ISO 21254-norm.

• Prestatieniveaus:

1. Conventioneel E-beam verdamping coating: ~5-15 J/cm2 (nanoseconde puls, 1064nm)

2. Ionen-assisted deposition (IAD) coating: ~15-25 J/cm2

3. Ionenstraalsputtering (IBS) coating: > 30 J/cm2, topprocessen kunnen 50 J/cm2 overschrijden.

• Uitdaging:Voor femtoseconde pulslasers verschilt het beschadigingsmechanisme; LIDT wordt meestal uitgedrukt als vermogendichtheid, waarbij niveaus van honderden GW/cm2 tot TW/cm2 vereist zijn.

2. Absorptie- en verstrooiingsverliezen:

• Absorptie:Gewaardeerd met behulp van lasercalorimetrie. High-end IBS-coatings vereisen een massa-absorptieverlies < 5 ppm (0.0005%), oppervlakteabsorptieverlies < 1 ppm.

• Verspreiding:Gemeten met behulp van geïntegreerde scatterometrie; totale geïntegreerde scatter (TIS) moet < 50 ppm zijn.

3Spectrumprestatie nauwkeurigheid:

• - Ik weet het niet.met een vermogen van meer dan 10 W;Reflectie R > 99,95% bij middelgolflengte, bovenste niveau vereist R > 99,99%. Bandbreedte Δλ moet voldoen aan ontwerpwaarden (bijv. ± 15nm voor Nd: YAG laser's 1064nm).

• - Ik weet het niet.een vermogen van niet meer dan 50 W;Voor breedband-AR-coatings die worden gebruikt in ultrasnelle lasertoepassingen, R < 0.5% is vereist over een bandbreedte van honderden nanometers.

III. Coatingprocessen en vergelijking van kernparameters

Vergelijking van de coatingprocesparameters:
 

• Kies IBS:Wanneer de systeemvereisten LIDT > 25 J/cm2 en absorptie < 10 ppm vereisen, is IBS de enige keuze.

• Kies IAD:Wanneer het budget beperkt is, maar LIDT in het bereik van 15-20 J/cm2 nodig is, is IAD de meest kosteneffectieve oplossing.

• - Ik weet het niet.Selecteer E-straal:Voornamelijk gebruikt voor energielazers met lage schadegrensvereisten of voor het maken van voorlopige prototypes.

IV. Kwantitatieve controle van de naleving van de coatings

- Ik weet het niet.

1. LIDT-test (ISO 21254):

• Metode:Gebruikt een 1-op-1-methode, bestraling van meerdere plaatsen binnen de teststraal plek, elke site slechts één keer.

• Gegevensanalyse:De curve van de schadewaarschijnlijkheid wordt met lineaire regressie vastgesteld; de waarde van de energiedichtheid die overeenkomt met 0% schadewaarschijnlijkheid wordt gedefinieerd als de LIDT.

• - Ik weet het niet.Beam Spot Grootte: Voor de berekening van de energiedichtheid moet typisch 200-1000 μm precies worden gemeten.

2. Meestering van de absorptie:

• - Ik weet het niet.Lasercalorimetrie:Direct meet de temperatuurstijging van een monster dat laserenergie absorbeert.

• - Ik weet het niet.Oppervlakte thermische lenstechniek:Zeer hoge gevoeligheid, kan onderscheid maken tussen bulk en oppervlakte absorptie.

Spectrophotometer

3Spectrumprestaties:

• Spectrophotometer:Een nauwkeurigheid tot ± 0,05%, gebruikt voor het meten van de reflectie/transmissiekracht (R/T).

• - Ik weet het niet.Witte licht interferometer:Gebruikt voor het meten van de dikte van de coating en de oppervlaktemorfologie; de nauwkeurigheid van de diktecontrole kan < 0,1%.

V. kwantitatieve beschrijving van de uitdagingen

1Verbetering van het elektrisch veld door defecten:Nodular defecten zijn de grootste moordenaar van LIDT. Een nodular defect 100 nm in hoogte kan leiden tot lokale versterking van het laser elektrisch veld met een factor 2-3 in vergelijking met het normale gebied.Gezien de omgekeerde vierkantsverhouding tussen de schadegrens en de kracht van het elektrisch veld, daalt de LIDT op dit punt tot 1/4 tot 1/9 van het normale gebied.

2. kwantificatie van thermische management uitdagingen: Als een 10 kW continu-golflaser door een spiegel wordt gereflecteerd, zelfs met een absorptie van slechts 5 ppm, zal 50 mW aan vermogen worden geabsorbeerd.het creëert een temperatuurgradiënt (ΔT) binnen het optische onderdeel en de bijbehorende thermische vervorming (optisch padverschil)OPD kan worden berekend als: OPD = (dn/dT + α(n-1)) * ΔT * t, waarbij dn/dT de thermo-optische coëfficiënt, α de thermische uitbreidingscoëfficiënt en t de dikte is.Deze vervorming vermindert de kwaliteit van de balk ernstig (verhoogt de M2-factor).

3Niet-lineaire effecten van ultrasnelle lasers:De femtoseconde laserschade drempel is evenredig met de wortel van de breedte van de puls (~√τ)..4 J/cm2 onder een puls van 100 fs (hoewel het feitelijke mechanisme complexer is, waarbij multi-foton absorptie betrokken is).

- Ik weet het niet.

4. Eenvormigheidscontrole voor componenten met grote opening: Voor ondergronden met een diameter van > 500 mm vormt het waarborgen van een gelijkmatige laagdikte binnen ±0,1% extreme uitdagingen voor de indeling van sputterbronnen.en de gelijkheid van de druk- en temperatuurvelden in de vacuümkamer.

Elke toename van de reflectievermogen, elke vermindering van het absorptieverlies...en elke J/cm2 doorbraak in LIDT is gebaseerd op een diepgaand begrip van de fysieke mechanismenIn de toekomst, naarmate het laservermogen en -energie zich naar het exawattniveau (EW) verplaatsen, zullen de technologieën voor de bewerking van laserstralen en -energie in de toekomst een grotere impact hebben op de kwaliteit van de bewerking.de eisen aan de coatingtechnologie zullen de absolute grenzen van de materiaalfysica naderen, waardoor interdisciplinaire innovatie nodig is om de normen voor de volgende generatie technische parameters te definiëren.

Conclusie

ZMSH, met een decennium aan speciale expertise in de sector optische materialen, maakt gebruik van een volwassen geïntegreerd industriële handelssysteem als kernsterkte.Het bedrijf is gespecialiseerd in de precisie aanpassing en verwerking van high-end halfgeleider materialen, met inbegrip van hoogzuivere saffieren, siliciumcarbide (SiC) en gesmolten silica.

Wij hebben een diepgaand begrip van de extreme eisen die hoogvermogende lasersystemen stellen aan optische componenten, met name wat betreft de laser-geïnduceerde schade drempel (LIDT),thermische stabiliteitDeze expertise stelt ons in staat om de eigenschappen van materialen diepgaand te integreren met geavanceerde coatingtechnologieën, zoals Ion Beam Sputtering (IBS),het leveren van uitgebreide complete ketenoplossingen voor onze klanten, van de selectie van het substraat en het ontwerp van het coatingsysteem tot de precisieproductie.

Onze toewijding zorgt ervoor dat elk onderdeel een betrouwbare prestatie behoudt onder extreme optische, thermische en mechanische belastingen.uiteindelijk lasersystemen in staat stellen om de grenzen van vermogen en stabiliteit te verleggen.