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反射镜具有哪些特性,它们如何依赖于光学镀膜、基板和表面质量?

时间:2023-09-01 15:03:56 作者:博纳德 点击:

  为激光系统选择合适的反射镜需要考虑许多因素,包括反射率、激光抗损伤性、涂层耐久性、基板热膨胀、波前畸变、散射光和成本。这些反射镜特性取决于光学镀膜、基板和表面质量。光学镀膜是镜子最关键的部件,因为它决定了其反射率和耐用性。光学反射镜镀膜通常由金属或介电材料制成。凭借其导电性,金属具有复杂的折射率,在非常宽的波长范围内具有较大的虚部。这会产生对波长相对不敏感的大反射率,从而使金属反射镜具有光泽的外观。

金属涂层通常由银、金或铝制成,所得反射镜可以在非常宽的光谱范围内使用。金属涂层相对较软,容易损坏,清洁时必须特别小心。带有介电涂层的反射镜更耐用,更易于清洁,并且更能抵抗激光损坏。然而,由于其色散和主要是实折射率,介电镜具有较窄的光谱反射率,通常用于可见光和近红外光谱区域。与金属涂层相比,介电涂层的设计具有更大的灵活性。与金属反射镜相比,介电镜可以在一定的光谱范围内提供更高的反射率,并且可以提供定制的光谱响应。

反射镜

  沉积涂层的大多数基板是介电材料,这些基板控制反射镜的热膨胀和透射性能。某些材料的热膨胀系数(例如熔融石英)比其他材料(例如N-BK7光学玻璃)低,但还必须考虑材料的成本和易于抛光。如果不需要通过基板透射的光,则通常对基板的背面进行研磨以防止意外透射。然而,对于透射镜,具有均匀折射率的基板材料很重要,例如熔融石英。

  在沉积光学镀膜之前,必须将基板的表面研磨并抛光成适当的形状(平面或弯曲)。表面质量和平整度决定了镜面性能的保真度,而目标应用决定了对这些参数的要求。表面平整度通常以波长指定,例如λ/10,在镜子的整个可用区域。当波前的保留至关重要时,应选择λ/10至λ/20反射镜,而要求较低的应用可以承受λ/2至λ/5的反射镜,从而降低成本。表面质量通常由表面上随机局部缺陷的严重程度决定。这些通常根据“划痕和凹陷”规格进行量化,例如 20-10,值越低表示质量提高,因此散射越低。对于高精度表面,例如在激光器腔内发现的表面,可能需要 10-5 的划痕-挖掘规格,因为它会产生非常少的散射光。

  表面抛光公差包括不规则性、表面粗糙度和外观缺陷,均使用最先进的计量设备进行验证。这些相同的参数和程序用于评估其他光学元件(如透镜或窗口)的质量和平坦度。