I. 광 렌즈 기판: 주요 성능 매개 변수의 양적 선택

코팅 성능은 기판의 특성과 떼려야?? 수 없습니다. 기판은 코팅의 출발점을 결정 할뿐만 아니라 열역학, 광학,그리고 기계적 특성은 또한 전체 구성 요소가 높은 전력 부하를 견딜 수 있는지 여부에 대한 기초입니다기판 선택은 다음과 같은 핵심 매개 변수를 정량적으로 고려해야합니다.

• 광학적 특성:굴절 지수 및 흡수 계수는 코팅 스택 설계 및 열 부하 평가의 출발점입니다.10−3cm−1) 는 높은 전력에서 중요한 열 효과를 일으킬 수 있습니다..

• - 네열역학적 특성:열전도율은 열분 dissipation 속도를 결정하고, 열팽창 계수 (CTE) 는 열 스트레스의 크기에 영향을 미칩니다.기판의 CTE와 코팅 레이어의 부합성이 실패의 주요 원인입니다..

• - 네기계적 성질:단단함과 탄력 모듈은 가공의 어려움과 환경 내구성에 영향을 미칩니다.

쿼츠 유리

- 네일반적인 고전력 레이저 기판 재료는 다음과 같습니다.

• 녹은 실리카:가장 널리 사용되고, UV에서 NIR까지 뛰어난 성능, 매우 낮은 CTE, 좋은 열 안정성.

ZMSH 녹은 쿼츠 웨이퍼

• - 네보로실리케이트 유리 (예를 들어, BK7):낮은 비용, 종종 중저전력 시나리오에서 사용되지만 열전도성이 떨어지고 CTE가 높습니다.

- 네

ZMSH 고보로실리케이트 유리 웨이퍼

• 크리스탈린 물질:예를 들어 실리콘 (Si), 게르메늄 (Ge) (중간에서 먼 IR), 사피르 (극한 환경에 매우 높은 경화), CaF2 / MgF2 (깊은 UV). 이들은 일반적으로 비싸고 처리하기가 어렵습니다.

• 열 렌즈 계산:100W 연속파 레이저에 대해 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.

• - 네열 스트레스 분석:CTE의 차이는 코팅-기반지 인터페이스의 열 스트레스에 직접 영향을 미칩니다. CTE 불일치는 고전력 열 사이클에서 코팅 균열 또는 탈 라미네이션의 주요 원인입니다.

II. 코팅 요구에 대한 양적 지표

1레이저로 인한 손해 경격 (LIDT):

• 측정 표준:ISO 21254 표준을 따르고 있습니다.

• 성능 수준:

1. 일반적인 E선 증발 코팅: ~5-15 J/cm2 (나노초 펄스, 1064nm)

2. 이온 보조 퇴적 (IAD) 코팅: ~15-25 J/cm2

3. 이온 빔 스프터링 (IBS) 코팅: > 30 J/cm2, 상위 계층 프로세스는 50 J/cm2를 초과할 수 있습니다.

• 도전:페메토초 펄스 레이저의 경우 손상 메커니즘이 다릅니다. LIDT는 일반적으로 전력 밀도로 표현되며 수백 GW/cm2에서 TW/cm2 수준이 필요합니다.

2. 흡수 및 분산 손실:

• 흡수:레이저 열량 측정으로 측정됩니다. 고급 IBS 코팅은 대량 흡수 손실 < 5ppm (0.0005%) 및 표면 흡수 손실 < 1ppm을 요구합니다.

• 산란:통합 스캐터메트리를 사용하여 측정합니다. 전체 통합 스캐터 (TIS) 는 < 50ppm여야 합니다.

3스펙트럼 성능 정확도:

• - 네고 반사 (HR) 코팅:반사성 R> 99.95% 중앙 파장, 상위 계층은 R> 99.99%를 필요로 한다. 대역폭 Δλ는 설계 값을 충족해야 한다 (예를 들어, Nd: YAG 레이저의 1064nm에 ± 15nm).

• - 네반사 방지 (AR) 코팅:잔류 반사성 R < 0.1% (단면), 상단층은 R < 0.05% ("슈퍼 반사성 코팅") 을 필요로 한다. 초고속 레이저 응용 프로그램에서 사용되는 광대역 AR 코팅의 경우, R < 0.수백 나노미터의 대역폭에서 5%가 필요합니다..

III. 코팅 프로세스 및 핵심 매개 변수 비교

코팅 프로세스 매개 변수 비교:
 

• IBS를 선택하세요:시스템 요구 사항이 LIDT > 25 J/cm2 및 흡수 < 10 ppm를 요구하는 경우 IBS는 유일한 선택입니다.

• IAD를 선택하세요:예산이 제한되어 있지만 15-20 J/cm2 범위의 LIDT가 필요한 경우 IAD는 가장 비용 효율적인 솔루션입니다.

• - 네E 빔을 선택하세요:주로 낮은 손해 임계 요건 또는 예비 프로토타입을 가진 에너지 레이저에 사용됩니다.

IV. 코팅의 준수량 검증

- 네

1LIDT 테스트 (ISO 21254):

• 방법:1대1의 방법을 사용해서 테스트 빔 스포트 내의 여러 부위를 방사합니다. 각 부위는 한 번만

• 데이터 분석:손상 확률 곡선은 선형 회귀를 통해 조정됩니다. 0% 손상 확률에 대응하는 에너지 밀도 값은 LIDT로 정의됩니다.

• - 네빔 스팟 크기:일반적으로 200-1000μm, 에너지 밀도를 계산하기 위해 정확하게 측정해야합니다.

2. 흡수 측정:

• - 네레이저 열량 측정:직접적으로 레이저 에너지를 흡수하는 샘플의 온도 상승을 측정합니다. 민감도는 0.1ppm까지 도달 할 수 있습니다.

• - 네표면 열 렌즈 기술:매우 높은 민감도, 대량 및 표면 흡수를 구별 할 수 있습니다.

스펙트럼 사진 측정기

3스펙트럼 성능:

• 스펙트럼 광도 측정기:±0.05%까지의 정확성, 반사성/전달성 (R/T) 을 측정하는 데 사용됩니다.

• - 네화이트 라이트 인터페로미터:코팅 두께와 표면 형태를 측정하는 데 사용됩니다. 두께 제어 정확도는 < 0.1%까지 도달 할 수 있습니다.

V. 과제들에 대한 정량적 설명

1- 결함 때문에 전기장 증강:덩어리 결함 (nodular defects) 은 LIDT의 가장 큰 살인자이다. 100nm 높이의 덩어리 결함 (nodular defect) 은 레이저 전기장의 지역적 증강을 정상 영역에 비해 2-3배로 증가시킬 수 있다.손해의 경계와 전기장 강도 사이의 역제곱 관계를 감안하면이 시점에서 LIDT는 정상 영역의 1/4에서 1/9로 떨어집니다.

2열 관리 과제의 수치:10kW의 연속파 레이저가 거울에 반사된다고 가정하면 흡수율이 5ppm에 불과하더라도 50mW의 전력이 흡수됩니다.그것은 광학적 구성 요소 내에서 온도 경사 (ΔT) 와 그에 따른 열 변형 (광학적 경로 차이) 을 만듭니다.OPD는 다음과 같이 계산될 수 있다: OPD = (dn/dT + α(n-1)) * ΔT * t, 여기서 dn/dT는 열 광학 계수, α는 열 팽창 계수, t는 두께이다.이 변형은 빔 품질을 심각하게 저하시킨다 (M2 인수를 증가시킨다).

3초고속 레이저의 비선형 효과:페메토초 레이저 손상 문턱은 펄스 너비 (~√τ) 의 제곱근에 비례합니다. 이론적으로 10 ns 펄스 아래 40 J/cm2의 LIDT를 가진 코팅은 약 0의 LIDT를 가질 것입니다..100 fs 펄스 아래에서 4 J/cm2 (하지만 실제 메커니즘은 멀티 포톤 흡수를 포함하여 더 복잡합니다).

- 네

4- 큰 개도 부품의 일관성 제어:지름이 > 500mm의 기판의 경우 ±0.1% 내의 코팅 두께 균일성을 보장하는 것은 스프터링 소스의 배열에 극심한 과제를 제기합니다.그리고 진공 방 안의 압력 및 온도 필드의 균일성.

고전력 레이저 코팅은 미술에서 정확한 데이터 과학으로 발전했습니다. 반사율의 모든 비율 포인트 증가, 흡수 손실의 모든 ppm 감소,그리고 LIDT의 모든 J/cm2 돌파구는 그 물리적 메커니즘에 대한 깊은 이해에 기반합니다., 프로세스 매개 변수의 나노 스케일 제어 및 성능 지표의 정량적 특성화코팅 기술에 대한 요구 사항은 물질 물리학의 절대적 한계에 접근 할 것입니다., 다음 세대의 기술 매개 변수 표준을 정의하기 위해 학제 간 혁신을 요구합니다.

결론

ZMSH는 광학 재료 분야에서 10년간의 전문 지식을 보유하고 있으며, 성숙한 통합 산업 무역 시스템을 핵심 강점으로 활용하고 있습니다.이 회사는 고품질 반도체 소재의 정밀 맞춤화 및 가공에 특화되어 있습니다고순수 사피르, 실리콘 카바이드 (SiC) 및 녹은 실리콘을 포함합니다.

우리는 고전력 레이저 시스템이 광학 부품에 미치는 극단적인 요구 사항에 대해 깊이 이해하고 있습니다. 특히 레이저로 인한 손상의 임계 (LIDT)열 안정성이 기술로 우리는 이온 빔 스프터링 (IBS) 과 같은 첨단 코팅 기술과 물질 특성을 깊이 통합할 수 있습니다.우리의 고객을 위한 종합적인 전체 체인 솔루션을 제공하는 것.

우리의 약속은 모든 구성 요소가 극심한 광학, 열 및 기계적 부하에서 안정적인 성능을 유지하도록 보장합니다.궁극적으로 레이저 시스템을 강화하여 전력과 안정성의 경계를 확장합니다..