【光學前沿】創(chuàng)新型施瓦茨反射鏡可 zui 大 cheng 度 減少雜散光！

原創(chuàng) EO 精密光學團隊 Edmund Optics 愛特蒙特光學

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#EdmundOptics  41 #激光光學 21 #光學 40

技術(shù)亮點●●

// 1 ｜有 yi 定 量的光通過傳統(tǒng)的電介質(zhì)反射鏡進行傳輸

// 2 ｜多余的透射光會帶來噪音導致激光系統(tǒng)的 an 全 性降低

// 3 ｜施瓦茲( Schwarz )反射鏡的不透明基底吸收了這些多余的光線

// 4 ｜一種工程化的熔融石英基底保持了熔融石英的關(guān)鍵特性

盡量減少 不 bi 要 的雜散光!

為了防止激光系統(tǒng)中 不bi 要 的光傳輸，光束收集器通常被放置在每個電介質(zhì)反射鏡后面。雖然具有高反射性，但總有少量的光通過電介質(zhì)反射鏡鍍膜泄漏出來。這種多余的傳輸可以直接通過鏡面基底或在鏡面內(nèi)產(chǎn)生鬼影反射，導致激光系統(tǒng)的性能降低，甚至造成激光 an 全 問題。

愛特蒙特光學（Edmund Optics）的新型施瓦茨( Schwarz )反射鏡可以顯著減少組件后面的光束收集需求。這些反射鏡是采用不透明、工程化的熔融石英基底的新型光學元件，在保持反射鏡 > 98% 的反射特性的同時，將光通過反射鏡的傳播降低了幾個數(shù)量級?；妆旧砜雌饋硎呛谏?( schwarz 一詞在德語中表示黑色), 同時保持了熔融石英的有益特性。使用施瓦茲( Schwarz )反射鏡可以 zui 大 xian 度 地減少光學系統(tǒng)的尺寸，并通過 xiao 除 雜散激光來提高 an 全性。

傳統(tǒng)反射鏡有什么問題？

雖然大部分入射激光被設(shè)計用于這些波長的電介質(zhì)鏡面鍍膜所反射，但總有一些光會通過鍍膜進入基底。熔融石英和普通反射鏡基底可能會讓這種光從反射鏡的背面轉(zhuǎn)移出去或者產(chǎn)生鬼影反射，將雜散的光引入系統(tǒng)。鏡面反射帶以外的波長也可能通過鏡面進一步造成系統(tǒng)噪聲，降低系統(tǒng)性能。

是什么讓施瓦茲( Schwarz )鏡子的基材變得特別？

施瓦茲( Schwarz )反射鏡是由一種工程化的熔融石英構(gòu)成的，它保持了熔融石英的高激光誘發(fā)損傷閾值（LIDT）和低熱膨脹特性，同時也阻止了 不 bi 要 的光線傳輸（圖1）。它們的典型熱膨脹系數(shù)為 0.55x10-6/K、不透明、基本具備中性密度濾光片的功能。

圖1: 施瓦茲( Schwarz )反射鏡的工程熔融石英基片（左）保持了傳統(tǒng)熔融石英的高LIDT和低熱膨脹系數(shù)（右），同時還吸收了 不 bi 要 的光線，否則這些光線會通過反射鏡基片傳播并離開后表面。

施瓦茲( Schwarz )反射鏡：阻止不需要的傳輸

圖2 展示了施瓦茲( Schwarz )反射鏡工程化熔融石英基底的 zhuo 越 光阻。這就不需要將光束收集器放在反射鏡后面，從而降低了系統(tǒng)的總成本、重量和尺寸。

圖2: 激光從采用熔融石英基底的傳統(tǒng)電介質(zhì)反射鏡后表面漏出（頂部），而具有相同厚度、直徑和鍍膜的施瓦茲( Schwarz )反射鏡可以防止這些不需要的光通過反射鏡（底部）。

施瓦茲( Schwarz )反射鏡的性能測試

為了評估施瓦茲( Schwarz )反射鏡的性能，我們切割了一個直徑25mm、厚度為 5mm 的黑色工程熔融石英毛胚，并對一個面進行了拋光。使用一個輸出功率為500 mW的532 nm二極管泵浦固體（DPSS）連續(xù)波激光器和一個能夠以10 nW的分辨率測量低至500 nW的硅基光電二極管，對通過該材料的透過率進行了測量。沒有檢測到信號，意味著傳輸了7。

隨后這個坯件被減薄和拋光到4mm、3mm、zui 后 到 2mm，都 mei 有 ren 何 可記錄的傳輸，由此我們進一步了解到該材料衰減可見光的能力。使用一個能夠記錄 OD 值高達 9 的鎖定放大器，2mm 厚的樣品在可見范圍內(nèi)仍然沒有傳輸。

接下來，同樣的激光器和光電二極管被用來對施瓦茲( Schwarz )反射鏡和帶有熔融石英基底的傳統(tǒng)電介質(zhì)反射鏡進行比較。兩種反射鏡的直徑均為 25mm，厚度均為 5mm，均有專為 532nm 設(shè)計的高反射介質(zhì)鍍膜。 如圖 2所示，激光被衰減到137mW，并以45°角照射到反射鏡上。光電二極管記錄了反射鏡前后的測量值，以確定反射和傳輸。圖3 和圖 4 結(jié)合了兩個不同的施瓦茲( Schwarz )反射鏡樣品和兩個傳統(tǒng)的熔融石英反射鏡樣品的數(shù)據(jù)，所有這些樣品分別被測量了五次。

圖3:  與傳統(tǒng)的電介質(zhì)反射鏡相比，施瓦茲( Schwarz )反射鏡的反射率變化很小。

圖4:  施瓦茲( Schwarz )反射鏡的光密度明顯高于傳統(tǒng)反射鏡。

在 5 分鐘的時間范圍內(nèi)，在距離每個光學元件 12.7mm（近）和 304.8mm（遠）處測量反射強度。平均而言，這些施瓦茲( Schwarz )反射鏡在延伸距離上反射了118.2 mW的入射光，達到了傳統(tǒng)熔融石英反射鏡（119.6 mW）反射性能的 98.7%。在大多數(shù)系統(tǒng)中，施瓦茲( Schwarz )反射鏡可以取代傳統(tǒng)熔融石英反射鏡，而在反射性能上也沒有明顯的變化。

透過率是在光學元件后面 304.8mm 處測量的，與入射光束同軸。傳統(tǒng)的熔融石英樣品透過了>84 µW的光，而施瓦茲( Schwarz )反射鏡在這種光源下沒有可測量的傳輸，再次透射低于光電二極管的閾值（500 nW）。

愛特蒙特光學（Edmund Optics®）的施瓦茨( Schwarz )反射鏡

- >98%的可見光反射率，無殘余透過

- 可見光譜中的光密度 > 7.0

- 工程化的高吸收性熔融石英基底

提問   &  解答

Qustions   Answers

問 施瓦茲( Schwarz )反射鏡采用的工程熔融石英基片是否導致其比傳統(tǒng)的熔融石英反射鏡更加昂貴？

答 是的，施瓦茲( Schwarz )反射鏡比傳統(tǒng)的熔融石英反射鏡略微昂貴一些，但它不需要在每個反射鏡后面放置光束收集裝置。這會大大降低整個系統(tǒng)的成本、重量和尺寸。

問 Edmund Optics® 能否制造不同尺寸和波長范圍的定制施瓦茲( Schwarz )反射鏡？

答 是的，我們可以定制生產(chǎn)不同尺寸和鍍膜的施瓦茲( Schwarz )反射鏡。需要注意的是，光密度會隨著基底的變薄而降低。

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