Nebulal™技術(shù):納米結(jié)構(gòu)抗反射表面
Nebulal™技術(shù)是Edmund Optics®開發(fā)的用于高功率激光應(yīng)用的傳統(tǒng)薄膜抗反射(AR)涂層的替代品。亞波長表面結(jié)構(gòu)被蝕刻到光學(xué)器件中,與傳統(tǒng)涂層相比具有許多優(yōu)勢,包括高寬帶傳輸和近體激光誘導(dǎo)損傷閾值(LIDT)(圖1)。激光系統(tǒng)集成商通過將采用Nebulal™技術(shù)的光學(xué)組件整合到其系統(tǒng)中,可以最大限度地提高系統(tǒng)吞吐量,并降低激光誘導(dǎo)損傷的可能性。
圖1:對于高功率激光應(yīng)用,納米結(jié)構(gòu)抗反射(AR)表面是薄膜AR涂層的一種有價值的替代品。
Nebulal™技術(shù)的LIDT
將涂層施加到激光光學(xué)器件上通常也會降低其LIDT,因為在多層界面上可能存在涂層缺陷。另一方面,Nebular Technology™不涉及在光學(xué)器件上沉積任何額外的材料。納米結(jié)構(gòu)AR表面的LIDT可以接近未涂覆基底的LIDT,顯著高于大多數(shù)傳統(tǒng)涂層。這對于從連續(xù)波(CW)到飛秒脈沖的所有脈沖持續(xù)時間的高功率激光應(yīng)用是有利的(圖2)。
圖2:采用Nebulal™技術(shù)的Lidaris窗口的LIDT報告樣本,顯示LIDT>40 J/cm2@532nm,5.6ns,100Hz,
采用Nebulal™技術(shù)的薄膜涂層光學(xué)元件
圖3:雖然具有薄膜涂層的光學(xué)器件上的激光誘導(dǎo)損傷會傳播并導(dǎo)致系統(tǒng)故障,但采用Nebulal™技術(shù)的光學(xué)器件上的激光誘導(dǎo)損傷是非傳播的,通常對系統(tǒng)性能的影響很小。
Nebulal™技術(shù)的光譜特性
Nebulal™技術(shù)的寬波段與典型的薄膜激光Ar V涂層相比如圖4所示。
圖4:如果設(shè)計得當(dāng),Nebulal™技術(shù)的納米結(jié)構(gòu)表面可以最大限度地減少反射率和散射,從而在比典型的薄膜抗反射V型涂層更寬的波長范圍內(nèi)實現(xiàn)最大透過率。
此外,Nebulal™技術(shù)對入射角和偏振的敏感度通常低于標(biāo)準(zhǔn)薄膜AR涂層。對于標(biāo)準(zhǔn)AR涂層,當(dāng)入射角從設(shè)計角度(通常為0度或45度)增加或減少時,可以看到波長偏移(圖5)。這會限制需要掃描激光束的光學(xué)系統(tǒng),例如通過掃描改變通過窗口的入射角并因此改變透射強度。已經(jīng)表明,納米結(jié)構(gòu)的AR表面可以在至少0+/-30度的角度范圍內(nèi)對偏振光和非偏振光產(chǎn)生相等的透射率。
圖5:設(shè)計合理時,Nebulal™技術(shù)的納米結(jié)構(gòu)表面可最大限度地降低反射率。
亞波長表面結(jié)構(gòu)的形成
通過反應(yīng)離子蝕刻(RIE)形成納米結(jié)構(gòu)的AR表面,其中感應(yīng)耦合等離子體加速離子朝向基底,并且施加的金屬掩模限定結(jié)構(gòu)的形狀和間隔(圖6)。對制造過程中的各個參數(shù)進行精細(xì)控制;可以使用嚴(yán)格的耦合波分析對表面進行建模,從而產(chǎn)生高度可重復(fù)和可預(yù)測的表面規(guī)格和光譜性能。
圖6:在反應(yīng)離子蝕刻期間,亞波長表面結(jié)構(gòu)通過由感應(yīng)耦合等離子體向表面加速的離子蝕刻到光學(xué)基底中。
雖然Nebular™技術(shù)的亞波長表面結(jié)構(gòu)具有較高的激光耐久性,但其機械耐久性較低。磨損很容易損壞結(jié)構(gòu),使其難以清潔,并需要特殊的處理和組裝技術(shù)。然而,表面污染物和磨損將導(dǎo)致激光系統(tǒng)的任何光學(xué)涂層過早損壞,設(shè)計良好的系統(tǒng)應(yīng)包括保持受保護的清潔光束線的規(guī)定。Nebulal™技術(shù)是高功率激光系統(tǒng)的腔內(nèi)光學(xué)器件和其他組件的理想選擇。
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