a, Traditionell design med par av hög- och lågindexmaterial. b, Föreslagen strategi med användning av nanolaminatskikt och material med lågt index. c, reflektans och d, transmittansspektra (45° infallsvinkel, heldragna linjer:s polariserat ljus, punktlinjer:p polariserat ljus). e, en-puls skada sannolikhet som en funktion av ingångsfluensen. Kredit:av Meiping Zhu, Nuo Xu, Behshad Roshanzadeh, S.T.P. Boyd, Wolfgang Rudolph, Yingjie Chai, och Jianda Shao
Efterfrågan på laserresistenta spegelbeläggningar ökar i tröghetsinneslutningsfusion, extrem ljusinfrastruktur och andra laserapplikationer. Den idealiska UV-laserspegelbeläggningen (UVLM) kräver hög reflektivitet med stor bandbredd och hög laserinducerad skadetröskel (LIDT). Tyvärr, dessa krav är svåra att uppfylla samtidigt. Detta beror på till exempel, till det faktum att hög reflektivitet kräver material med högt brytningsindex (n), medan högre n material tenderar att ha ett mindre optiskt bandgap och därför ett lägre LIDT. Traditionellt, UVLMs uppnåddes genom avsättning av laserresistenta lager på mycket reflekterande lager. Dock, kompromisser görs för de till synes motstridiga kraven.
I en ny tidning publicerad i Ljusvetenskap och tillämpning , forskare från Laboratory of Thin Film Optics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, kinesiska vetenskapsakademin, Kina, Institutionen för fysik och astronomi, University of New Mexico, USA, och kollegor föreslog en "reflektivitet och lasermotstånd i ett" design genom att använda avstämbara nanolaminatskikt (NLD-beläggning). An Al 2 O 3 -HfO 2 nanolaminatbaserad spegelbeläggning för UV-laserapplikationer demonstrerades experimentellt med e-beam-deponering.
Bandbredden, över vilken reflektansen är större än 99,5 %, är mer än dubbelt så stor som en traditionell "reflektiv botten och LIDT topp" kombinationsdesign (TCD-beläggning) spegel med jämförbar total tjocklek. LIDT ökas med en faktor på ~1,3 för 7,6 ns pulser vid en våglängd av 355 nm. Det rapporterade konceptet som resulterar i förbättrade prestandaparametrar banar vägen mot en ny generation UV-beläggningar för laserapplikationer med hög effekt.
Den föreslagna nya strukturen ersätter high-n-materialen i de traditionella designerna med nanolaminatskikt. Dessa forskare sammanfattar principen för deras designstruktur:
"Det (genomsnittliga) brytningsindexet och det optiska bandgapet kan ställas in genom att justera tjockleksförhållandet för de två materialen i nanolaminatskikten, samtidigt som den totala optiska tjockleken hålls konstant." "Den föreslagna metoden möjliggör UVML-beläggningar med större bandbredd med hög reflektivitet, högre LIDT och mindre transmissionsvågor i VIS-NIR-regionen jämfört med traditionella konstruktioner med jämförbar total tjocklek."
"Jämfört med TCD-beläggningen, NLD-beläggningen har en lägre E-fältsintensivering, ett snabbare E-fältsavfall med djup och mindre absorption, som överensstämmer med den observerade högre LIDT." tillade de.
"De e-stråledeponerade nanolaminatmaterialen kan användas för UVML-beläggningar i stor storlek (meterskala). Vi tror att det beskrivna konceptet öppnar nya vägar för förbättrade UV-beläggningar och kan gynna många områden inom laserteknik som förlitar sig på hög kvalitet optiska beläggningar." forskarnas prognos.
