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I. Substrate für optische Linsen: Quantitative Auswahl der wichtigsten Leistungsparameter

Die Beschichtungseigenschaften sind untrennbar mit den Eigenschaften des Substrats verbunden.und mechanische Eigenschaften sind auch die Grundlage dafür, ob die gesamte Komponente hohe Belastungen aushalten kannDie Auswahl eines Substrats erfordert eine quantitative Berücksichtigung der folgenden Kernparameter:

• Optische Eigenschaften:Der Brechungsindex und der Absorptionskoeffizient sind Ausgangspunkt für die Konstruktion des Beschichtungsstapels und die Bewertung der thermischen Belastung.10−3 cm−1) können bei hoher Leistung signifikante thermische Effekte erzeugen.

• - Ich weiß.Thermodynamische Eigenschaften:Die Wärmeleitfähigkeit bestimmt die Wärmeabfallrate, und der Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE) beeinflusst die Größe der thermischen Belastung.Eine primäre Fehlerursache ist eine Fehlanpassung zwischen der CTE des Substrats und der Beschichtungsschicht..

• - Ich weiß.Mechanische Eigenschaften:Härte und Elastizitätsmodul beeinflussen die Verarbeitungsschwierigkeit und die Umweltbeständigkeit.

Quarzglas

- Ich weiß.Zu den gängigen Hochleistungslasersubstratmaterialien gehören:

• Fusionssilikon:Die am weitesten verbreitete, ausgezeichnete Leistung von UV bis NIR, sehr niedrige CTE, gute thermische Stabilität.

ZMSH Schmelzquarzwafer

• - Ich weiß."Technologie" für die Herstellung von Geräten oder Geräten, die in der Kategorie "Technologie" oder "Technologie" für die Herstellung von Geräten oder Geräten verwendet werden.Niedrigere Kosten, häufig bei mittleren bis niedrigen Leistungsszenarien, aber schlechtere Wärmeleitfähigkeit und höhere CTE.

- Ich weiß.

ZMSH Glaswafer mit hohem Borosilikatgehalt

• Kristalline Materialien:Dabei handelt es sich um Silizium (Si), Germanium (Ge) (für mittlere bis weite IR), Saphir (extrem hohe Härte für extreme Umgebungen), CaF2/MgF2 (für tiefe UV).

• Berechnung der thermischen Linsen:Für einen 100 Watt Dauerwellenlaser, 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.

• - Ich weiß.Thermische Belastungsanalyse:Der Unterschied in der CTE beeinflusst direkt die thermische Belastung an der Oberflächenschnittstelle Beschichtung-Substrat.

II. Quantitative Indikatoren für Beschichtungsanforderungen

1. Laserinduzierte Schadensschwelle (LIDT):

• Messstandards:Folgt der Norm ISO 21254.

• Leistungsniveaus:

1. Herkömmliche E-Beam Verdunstungsbeschichtung: ~5-15 J/cm2 (Nanosekundenpuls, 1064nm)

2. Ionunterstützte Ablagerung (IAD) Beschichtung: ~ 15-25 J/cm2

3. "Technologie" für die Herstellung von "Systemen" oder "Produkten" zur Herstellung von "Systemen" oder "Produkten" für die Herstellung von "Systemen" oder "Produkten" für die Herstellung von "Systemen" oder "Produkten" für die Herstellung von "Systemen" oder "Produkten".

• Herausforderung:Bei Femtosekunden-Pulslasern unterscheidet sich der Schadensmechanismus; der LIDT wird normalerweise als Leistungsdichte ausgedrückt und erfordert Werte von Hunderten von GW/cm2 bis TW/cm2.

2. Absorptions- und Streuungsverluste:

• Absorption:Bei hochwertigen IBS-Beschichtungen ist ein Massenabsorptionsverlust von < 5 ppm (0.0005%) und ein Oberflächenabsorptionsverlust von < 1 ppm erforderlich.

• Streuung:Messen mit integrierter Scatterometrie: Gesamtintegrierte Scatter (TIS) sollte < 50 ppm betragen.

3Spektralgenauigkeit:

• - Ich weiß.mit einer Breite von mehr als 10 mm,Reflexionsrate R > 99,95% bei Mittelwellenlänge, oberste Stufe erfordert R > 99,99%. Bandbreite Δλ muss den Designwerten entsprechen (z. B. ±15nm für Nd: YAG Laser 1064nm).

• - Ich weiß.mit einer Breite von mehr als 20 mm,Restreflexibilität R < 0,1% (einfache Oberfläche), oberste Ebene erfordert R < 0,05% ("Super-Anti-Reflexionsbeschichtung").Bei einer Bandbreite von Hunderten von Nanometern sind 5% erforderlich..

III. Beschichtungsprozesse und Vergleich von Kernparametern

Vergleich der Parameter des Beschichtungsprozesses:

• Wählen Sie IBS:Bei Systemanforderungen, die eine LIDT von > 25 J/cm2 und eine Absorption von < 10 ppm erfordern, ist IBS die einzige Wahl.

• Wählen Sie IAD:Wenn das Budget begrenzt ist, aber LIDT im Bereich von 15-20 J/cm2 erforderlich ist, ist IAD die kostengünstigste Lösung.

• - Ich weiß.Wählen Sie E-Strahl:Hauptsächlich für Energielaser mit niedrigen Schadensschwellen oder für Vorprototypen.

IV. Quantitative Prüfung der Konformität der Beschichtungen

- Ich weiß.

1. LIDT-Prüfung (ISO 21254):

• Methode:Es wird eine Eins-gegen-Eins-Methode angewendet, bei der mehrere Stellen innerhalb des Teststrahlpunktes bestrahlt werden, jeweils nur einmal.

• Datenanalyse:Die Schadenswahrscheinlichkeitskurve wird durch lineare Regression angepasst; der Energiedichtewert, der der Schadenswahrscheinlichkeit von 0% entspricht, wird als LIDT definiert.

• - Ich weiß.Strahlfleckengröße:Normalerweise 200-1000 μm, müssen zur Berechnung der Energiedichte genau gemessen werden.

Absorptionsmessung:

• - Ich weiß.Laserkalorimetrie:Es misst direkt den Temperaturanstieg einer Probe, die Laserenergie absorbiert.

• - Ich weiß.Oberflächenthermische Linse:Extrem hohe Empfindlichkeit, kann zwischen Massen- und Oberflächenabsorption unterscheiden.

Spektrophotometer

3Spektralleistung:

• Spektrophotometer:Genauigkeit bis ± 0,05%, zur Messung der Reflexions-/Transmittanz (R/T).

• - Ich weiß.Weißlicht-Interferometer:Wird zur Messung der Beschichtungsdicke und Oberflächenmorphologie verwendet; die Dicke kann mit einer Genauigkeit von < 0,1% kontrolliert werden.

V. Quantitative Beschreibung der Herausforderungen

1- Verstärkung des elektrischen Feldes durch Defekte:Knotenfehler sind der größte Killer von LIDT. Ein Knotenfehler in einer Höhe von 100 nm kann eine lokale Verstärkung des Laserelektrischen Feldes um den Faktor 2-3 im Vergleich zum normalen Bereich verursachen.Angesichts der umgekehrten Quadratbeziehung zwischen Schadensschwelle und elektrischer Feldstärke, sinkt die LIDT zu diesem Zeitpunkt auf 1/4 bis 1/9 der normalen Fläche.

2Quantifizierung der Herausforderungen des thermischen Managements:Angenommen, ein 10 kW Dauerwellenlaser wird von einem Spiegel reflektiert, wird selbst bei einer Absorptionsrate von nur 5 ppm 50 mW Energie absorbiert.Es erzeugt einen Temperaturgradienten (ΔT) innerhalb der optischen Komponente und eine entsprechende thermische Verformung (Optical Path Difference)OPD kann als OPD = (dn/dT + α(n-1)) * ΔT * t berechnet werden, wobei dn/dT der thermooptische Koeffizient, α der thermische Ausdehnungskoeffizient und t die Dicke ist.Diese Verformung beeinträchtigt die Lichtstrahlqualität erheblich (erhöht den M2-Faktor).

3Nichtlineare Wirkungen von Ultraschnellen Lasern:Die Schadensschwelle des Femtosekundenlasers ist proportional zur Quadratwurzel der Pulsbreite (~√τ)..4 J/cm2 bei einem Puls von 100 fs (obwohl der eigentliche Mechanismus komplexer ist, da mehrere Photonen absorbiert werden).